初次烧结氧化锆陶瓷用于义齿修复的铣削加工工艺的研究

摘要

氧化锆陶瓷因其卓越的性能在义齿修复领域中得到了应用广泛，但完全烧结后的氧化锆硬度高，不利于直接加工，且对刀具要求较高。初次烧结氧化锆的硬度要低得多，具有良好的切削性，且对铣刀的要求也较低，利于快速制作个性且形貌复杂的义齿修复体。本课题即以初次烧结氧化锆材料为对象，对其用于制作义齿修复体时的高速铣削工艺中的一些技术进行了研究。
　　考虑到主轴转速、每齿进给量、轴向切深和径向切深这四个工艺参数值的选取对铣削力的影响情况，推导了球头铣刀铣削初次烧结氧化锆时的铣削力模型，并结合平均模型和线性拟合原理计算了实时的铣削力系数；仿真分析了四个工艺参数的变化对最大铣削力的影响，基于此对四个参数的取值提供了参考。
　　主轴转速、每齿进给量、轴向切深和径向切深这四个工艺参数的取值对表面质量也有重要影响，故采用单因素方法研究了各工艺参数取值变化对粗糙度的影响情况，建立了粗糙度关于各参数的数学模型；对各模型的灵敏度分析，计算和比较了各个参数平均敏感度，得到了粗糙度对参数变化的敏感程度由强到弱依次为：主轴转速、每齿进给量、径向切深和轴向切深，同时得到了各个参数的最优选择区间，为参数取值提供了约束。
　　基于铣削力和粗糙度中得到的对主轴转速、每齿进给量、轴向切深和径向切深这四个工艺参数值的约束，结合加工效率，利用合适的优化目标和方法优选了各阶段工艺参数值；采用选择的参数值，以磨牙冠上表面加工为例，使用UG合理规划各阶段加工刀路，后处理导出加工代码，并用VERICUT进行了验证；利用三轴铣床加工出了模型，并通过与利用不同方式规划精加工阶段的刀路加工得到的模型的表面质量进行比较，验证了刀路规划的合理性。
　　针对义齿复杂曲面加工路径中生成的微小插补线段，使用直线加减速方法，综合考虑了路径长度、衔接处角度、离散化插补和限径向速度对转折点最优速度取值的约束，提出了一种计算最优衔接速度的策略；结合自适应前瞻段数选择方法，考虑限径向速度约束，完善了路径上速度分布的计算策略；以一段带有微元小线段的二维加工路径为例，仿真验证了所提策略的合理性。

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第1章 绪 论

1.1 课题的研究背景与研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要研究内容

第2章 初次烧结氧化锆高速铣削的铣削力研究

2.1 引言

2.2 铣削力模型的建立

2.3 铣削力仿真流程

2.4 铣削工艺参数变化对铣削力的影响

2.5 基于仿真结果的综合分析

2.6 本章小结

第3章 初次烧结氧化锆高速铣削表面粗糙度研究

3.1 引言

3.2 影响表面粗糙度的因素分析

3.3 铣削工艺参数变化对粗糙度的影响

3.4 铣削工艺参数变化对粗糙度的影响程度分析

3.5 基于粗糙度最小的参数选择

3.6 本章小结

第4章 义齿高速铣削工艺参数选择及加工路径规划

4.1 引言

4.2 铣削工艺参数的选择

4.3 加工路径的生成

4.4 实验加工

4.5 本章小结

第5章 义齿曲面加工路径的前瞻速度规划

5.1 引言

5.2 直线加减速特性分析

5.3 路径段间衔接处的最优速度分析

5.4 前瞻规划段数设定

5.5 衔接速度规划策略

5.6 路径上速度分布求解策略

5.7 实例分析

5.8 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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