文档介绍：山东大学
硕士学位论文
高速铣削加工立铣刀刚性的研究
姓名:杨振宇
申请学位级别:硕士
专业:机械制造及其自动化
指导教师:刘战强
20071118
摘要高速切削始于年德国所罗门博士的试验研究:“当以适当高的切削速度嘉39嫠度的玪加工时,切削刃上的温度会降低,因此有可能通过高速切削提高加工生产率”。七十多年来,人们一直在探索有效、适用、可靠的高速切削技术,现在逐渐在工业实际中推广应用。高速切削通常指高主轴转速和高进给速度下的立铣,国际上在航空航天制造业、模具加工业、汽车零件加工业和精密零件加工业中得到广泛的应用。高速铣削可用于铝合金、铜等易切削金属和淬火钢、钛合金、高温舍金等难加工材料,以及碳纤维塑料等非金属材料。例如在铝合金等飞机零件加工中,曲面和结构复杂,材料去除量高达∞%~%,采用高速铣削可大大提高生产效率和加工精度;在模具加工中,高速铣削可加工硬度大于淬火钢件,在热处理后采用高速铣削达到零件尺寸、形状和表面粗糙度要求,因此许多情况下可省去电火花加工和手工修磨。立铣刀在加工过程中的弯曲变形是造成工件加工误差的最主要原因之一,立铣刀弯曲变形程度取决于刀具刚性的大小,刚性越小,刀具越容易产生变形,也容易产生切削振动,因而造成工件加工精度下降,工件表面租糙度差。影响立铣刀刚性大小的因素有刀具的直径大小、螺旋槽数量、立铣刀悬伸量等。本论文利用建立立铣刀弯曲变形和惯性矩数学模型来研究立铣刀的直径大小、螺旋槽数量、立铣刀悬伸量与刀具刚性之间的关系,找到在高速铣削加工过程中立铣刀伸出刀柄的最佳长度,使工件达到更高的切削加工精度;另外立铣刀悬伸量不同,立铣刀在高速加工过程中静态、动态刚性不同,产生振动大小也不同,因而影响工件加工后的表面粗糙度。,所以利用立铣刀悬伸量配合各种切削加工条件做实验,来比较验证建立的模型,得到的结论可用于指导实践生产,具有较高的实用价值。关键词:高速铣削;立铣刀;刚性;加工精度;表面租糙度狧或的概念摘要
论文作者签名:悼涞际η┟汉聊哺K躦日期:兰监期:二竺主垄盘至原创性声明关于学位论文使用授权的声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名:本人同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的印刷件和电子版,允许论文被查阅和借阅;本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。C苈畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑日
第滦髀课题研究的背景代表现代机械加工主流方向的高速切削加工,因顺应了世纪机械加工高效率、高精度、柔性与绿色化的要求而得到了迅猛发展。高速加工的最大特点是在极大满足高效生产的同时,也大大提高了被加工零件的加工精度和表面质量。运用高速加工的“一次过”技术,可将传统的粗、精加工一次加工完成,既可获得高质量的加工表面,又省去了传统的若干工序,使加工效率得以极大提高。随着电主轴在机床中的普遍应用,制约机床切削速度不断提高的因素已不仅仅是机床主轴本身,适宜高速切削加工要求的刀具系统与技术的研究已成为影响高速加工不断发展的重要因素,其中刀具刚性和切削参数对工件加工精度和表面粗糙度起主要作用。因此,深入研究高速加工对刀具系统提出的新要求,开发适宜高速加毒叨ㄎ痪ǘ群椭馗炊ㄎ痪ǘ鹊汀8咚偌庸な保捎诶胄牧Φ淖饔茫轴锥孔与刀具锥柄均发生径向扩张。当锥柄扩张量小于主轴锥孔扩张量时,出现配合间隙。于是,在拉紧螺钉拉紧力的作用下,锥柄带动刀具轴向位移,导致刀具在高速加下时轴向定位精度降低。同时,刀柄与主轴锥孔只靠锥面配合连接,毒叨刖蔡斩鹊汀5毒吒咚傩J保诶胄牧ψ饔孟拢髦嶙犊轴向扩张量的差异,使得本来由锥面结合的低刚性连接的刚度进一步降低。侗恫拷铣ぃ焕诳焖倩坏逗突仓髦岬男⌒突S捎谝陨显颍传统刀具系统已不能满足高速切削加工的需要,必须研究开发适宜高速切削加工⒏咚偾邢骷庸ざ缘毒呦低车囊G高速切削加工不仅仅是主轴转速的提高,而是指整体加工时间的缩短。因此,高速切削加工不仅要求切削刀具具有很高的刚性、安全性、柔性、动平衡特性和操作方便性,而且对刀具系统与机床接口的连接刚度、精度以及刀柄对刀具的夹持力与夹持精度等都提出了很高的要求。工要求的刀具系统具有十分重要的意义。传统刀具系统存在的问题【浚轴向刚度较低,导致刀具重复定位精度较低。的刀具系统。
高速切削加工对刀具材料的主要要求赳浚毫己玫母呶禄阅堋⑷任锢硇材料。目前,在美国航天航空工业中,铣削铝合金的切