整体硬质合金立铣刀计算机辅助设计与制造系统研究

摘要

高速加工刀具技术是影响高速加工的关键因素之一，高速切削刀具的设计、制造要求高、难度大，国内高速刀具的设计、制造能力较弱，我国的制造企业每年从国外进口高速刀具费用巨大，且逐年增加。为降低刀具成本，改变生产受制于人的局面，特提出建立一套整体硬质合金立铣刀的设计制造系统的研究课题，作为最终实现数控刀具的国产化，填补国内高速加工铝合金刀具设计与制造领域的空白的一个重要的辅助工具。 立铣刀设计研究的根本是通用数学模型的建立，本文首先讨论了复杂螺旋刀具的螺旋刃线和螺旋面的通用数学模型，并介绍了复杂数控刀具在各种回转轮廓下的刃线结构，同时根据矩阵变换原理推导出基于该螺旋线的通用螺旋面数学方程。 针对正向设计中螺旋槽和砂轮的特征线的求解问题，研究了其计算机辅助求解方法，并将此方法应用于所开发的参数化建模模块中刀具实体截面线的计算，同时对铣刀螺旋槽参数的计算公式进行了推导。在同一数学模型的基础上，结合铣刀制造工艺推导了铣刀数控磨削加工过程中砂轮姿态的计算过程，用于针对各种数控磨床加工参数的计算机辅助参数计算模块和铣刀磨削加工运动仿真模块中。 结合以上讨论的铣刀的数学模型和铣刀磨削制造参数计算的通用数学模型开发了整体硬质合金立铣刀的设计制造集成系统，研究了系统的设计思想和体系结构，系统包括铣刀螺旋槽参数计算模块、铣刀三维参数化建模模块、铣刀磨削运动参数计算模块和铣刀磨削加工运动仿真分析模块，建立了能够实现各个模块间数据集成的整体程序架构。验证了本文提出的通用数学模型的正确性。最后通过软件的测试确认了系统运行的准确性和可靠性。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及关于学位论文使用授权的声明

第1章绪论

1.1整体硬质合金立铣刀背景简述

1.1.1材料切削技术

1.1.2硬质合金

1.1.3整体立铣刀

1.2 UG系统及其二次开发技术概述

1.2.1UG系统的主要特点

1.2.2 UG系统的主要功能模块

1.2.3 UG系统的二次开发技术

1.3整体立铣刀研究现状

1.3.1铣刀螺旋刃线和螺旋面模型研究

1.3.2复杂回转刀具螺旋槽的设计

1.3.3整体硬质合金立铣刀刃磨工艺研究

1.3.4立铣刀的计算机辅助工具的研究

1.4课题的提出及意义

1.5课题主要研究内容

1.6本文内容的组织安排

第2章整体硬质合金立铣刀几何模型

2.1铣刀螺旋刃线的数学模型

2.1.1速度V与母线之间的夹角

2.1.2速度V与回转轴之间的夹角

2.2立铣刀螺旋面和加工参数活动标架的建立

2.3铣刀螺旋面

2.3.1圆柱铣刀周齿后刀面

2.3.2球头铣刀刀头后刀面

2.4本章小结

第3章铣刀的几何计算

3.1螺旋槽几何参数计算

3.1.1立铣刀螺旋槽的设计问题

3.1.2正向设计中砂轮姿态的调整

3.1.3标准砂轮加工出的螺旋槽参数计算

3.2砂轮磨削前刀面特征线的求解

3.3后刀面砂轮加工姿态的计算

3.3.1铣刀磨削加工的主要方法

3.3.2砂轮加工铣刀周齿后刀面的姿态计算

3.3.3砂轮加工球头铣刀刀头后刀面的姿态计算

3.3.4砂轮姿态确定后根据运动机构的换算

3.4本章小结

第4章铣刀设计制造计算机辅助系统

4.1系统总体介绍

4.1.1系统的内涵及特点

4.1.2系统的结构体系

4.1.3系统的开发技术与实现方法

4.2螺旋槽参数计算模块

4.3立铣刀的参数化建模模块和二维工程图模块

4.3.1参数化建模思想

4.3.2建模流程与参数传递方式

4.3.3二维工程图模块

4.4磨削仿真与参数计算模块

4.4.1模块功能与开发原理

4.4.2加工仿真与计算模块的结构框架

4.5本章小结

第5章铣刀设计实例

5.1系统用户群和环境要求

5.2整体硬质合金立铣刀设计实例

5.2.1螺旋槽参数计算

5.2.2铣刀的参数化建模和二维工程图生成

5.2.3螺旋槽磨削仿真

5.3软件测试

5.3.1参数计算测试

5.3.2建模测试

5.4本章小结

结论与展望

参考文献

致谢