台阶错齿三面刃铣刀数控磨削研制与实践

摘要

台阶错齿三面刃铣刀是北京北重汽轮有限责任公司加工叶根转子槽的专用铣刀。在实际生产对比中，进口刀具在精度、寿命、加工效率等方面都明显优于国内生产的刀具，但进口刀具价格高、返修周期长等原因影响进口刀具大量使用，提高国产刀具品质替代进口刀具成为解决产品质量、降低生产费用的迫切要求。 观察进口刀具与国产刀具的区别主要体现在二个方面。一是进口刀具使用切削性能好，刀具寿命长，平均可以加工约200件产品，国产刀具通常可加工不足60件产品，差距较大。另一方面是进口刀具检测项目精度高。分析进口刀具与国产刀具出现差异的原因在于刀具加工工艺方法的差异造成的。随着五轴数控工具磨床的广泛大量使用，具备了数控磨削台阶错齿三面刃铣刀的可能。由于数控机床加工特点是加工精度高，产品质量稳定，适合形状复杂产品加工；数控机床加工能够克服传统加工工艺方法的不足，可以很好解决提高国产刀具品质的问题。 实现五轴数控工具磨床上磨削台阶错齿三面刃铣刀需要依靠软件的支撑，目前存在的难点是国内引进的机床上没有相应专用软件的配置。研制工作的核心内容就是围绕开发辅助专用自动编程软件进行的理论研究和研制实践。 详细剖析传统刀具加工工艺流程可以发现国产刀具刃磨方式通常为湿磨；为保证型面精度，切削刃背留有刃带；复杂型面由通常多工步不同设备加工完成。这些原因从根本上造成刀具性能的降低。 应用数控工具磨床磨削刀具关键是确定磨削轨迹方案；建立工件坐标系、机床坐标系及机床运动过程中两坐标系数学变换关系；解决实现磨削刀具前、后角面时刀具与砂轮处于相切位置时转动轴的转角计算；防止砂轮与刀体干涉合理选择磨削点的位置计算等理论问题。 磨削刀具前，探测刀具在机床主轴上的轴向、角向位置是加工中的重要的获取信息的环节。解读机床自带探测程序，利用控制系统资源是软件开发中极为重要的工作。磨削刀具使用砂轮的种类、安装方法、位置测量，代码程序传输，机床运行操作步骤都是正确实现台阶错齿三面刃铣刀数控磨削中需要考虑的重要内容。 本课题针对北重公司生产中使用的N17-224-449A等图号的刀具，在Jungner600CNC五轴数控工具磨床成功实现了刀具的数控磨削加工，为国内首次。刀具产品质量接近国外进口刀具的使用性能，实现了进口刀具国产化的目标。在研制过程中对五轴数控工具磨床加工程序开发进行了系统理论总结，在可利用资源有限情况下，成功解决了数控磨削台阶错齿三面刃铣刀过程中遇到的系列问题，开发了能够用于实际生产的辅助NC编程软件。

目录

文摘

英文文摘

哈尔滨工程大学学论文原创性声明

第1章绪论

第2章数控工具磨床功能及特点介绍

第3章错齿三面刃铣刀数控加工分析

第4章数控磨削错齿三面刃铣刀的理论计算

第5章磨削编程软件开发

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取科的科研成果

致谢

个人简历

附录