对数螺线铲齿成形铣刀的CAD及其切削实验研究

摘要

在大批量的机械加工中，铲齿成形铣刀被广泛应用于铣削各种复杂的成形表面。但成形铣刀的刀具结构、设计方法等仍然满足不了日益发展的生产需要。因此，有必要研究新型结构的铲齿成形铣刀和这类刀具设计与制造的新方法。随着计算机辅助技术的应用，为提高此类非标准刀具的设计效率、设计精度和制造精度提供了有利条件。由于受传统制造技术的限制，铲齿成形铣刀的齿背曲线常从制造方便出发，选择阿基米德螺线，但阿基米德螺线不能保证在重磨刀具前刀面后，切削刃上各点的后角保持不变。若改用对数螺线作为铲齿成形刀具的铲背曲线，则克服了阿基米德螺线的不足，从而保证了刀具的切削性能稳定。本文利用AutoCAD的内嵌编程语言VBA，进行对数螺线铲齿成形铣刀的CAD开发，实现了刀具设计中的变参数设计和适应性设计，从而提高了设计效率和质量，为对数螺线铲齿成形铣刀的CAD/CAM技术应用于生产实践奠定了基础。通过实验数据，利用回归分析，建立了对数螺线成形铣刀在圆周方向和径向方向上分力的经验公式。在进行两种不同铲背曲线的成形铣刀的对比实验基础上，从分析重磨前后铣削力、刀具磨损、加工工件的尺寸精度、表面粗糙度等的变化状况出发，验证了重磨后，对数螺线成形铣刀较阿基米德螺线成形铣刀能改善刀具的切削性能稳定性，从而为今后对数螺线成形铣刀的进一步推广和应用奠定了一定的生产基础。

目录

文摘

英文文摘

河南理工大学学位论文原创性声明及河南理工大学知识产权声明书

1引言

1.1选题的理论意义和实用价值

1.2我国刀具技术发展的现状分析

1.3国内外成形铣刀发展概况

1.3.1刀具结构的变化

1.3.2刀具加工方法的变化

1.3.3刀具材料的变化

1.4国内外刀具CAD/CAM技术发展现状和趋势

1.5成形铣刀铣削力的研究状况

1.6本文主要研究内容

2对数螺线及其在铲齿成形铣刀设计中的应用

2.1对数螺线及其方程

2.2对数螺线铲齿成形铣刀

2.2.1对铲齿成形刀具的理论要求

2.2.2铲齿成形刀具齿背曲线的理想线形推导

2.2.3铲齿成形铣刀齿背曲线为对数螺线时的参数设计

2.2.4铲齿成形铣刀齿背为对数螺线的加工

2.3本章小结

3参数化设计

3.1参数化设计概述

3.2参数化设计的实现方法

3.2.1VBA概述

3.2.2AutoCAD中的ActiveXAutomation结构

3.3本章小结

4对数螺线铲齿成形铣刀的CAD系统研制

4.1引言

4.2刀具CAD技术

4.2.1刀具CAD系统的配置

4.2.2刀具CAD的工作过程

4.2.3刀具CAD软件开发技术

4.3对数螺线铲齿成形铣刀的CAD系统

4.3.1总体设计

4.3.2 CAD关键技术的实现

4.3.3应用举例

4.4本章小结

5对数螺线铲齿成形铣刀的切削性能实验研究

5.1引言

5.2成形铣刀的切削力

5.2.1铣削力的理论分析

5.2.2铣削力的预测

5.2.3铣削方式对铣削力的影响

5.3两种不同铲背曲线的成形铣刀的后角变化分析

5.4测量切削力的实验方案

5.4.1实验条件

5.4.2设备的安装与调试

5.4.3测力仪的标定

5.4.4铣削力的测试

5.5对数螺线铲齿成形铣刀铣削力经验公式的建立

5.6两种不同铲背曲线的铲齿成形铣刀的切削性能对比

5.6.1铣削力

5.6.2铣刀的磨损

5.6.3试件的表面粗糙度

5.6.4试件的尺寸精度

5.7本章小结

6结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

附录

附录Ⅰ、铣削系统实物图

附录Ⅱ、程序

附录Ⅲ、研究生在读期间公开发表的学术论文及科研成果一览表

致谢