三维复杂槽型铣刀片粘结破损实验与槽型优选的研究

针对哈尔滨理工大学开发的三维复杂槽型波形刃铣刀片和平前刀面铣刀片,通过对耐热钢的面铣加工进行刀片粘结破损实验及槽型优选研究。首先,进行铣刀片三维温度场有限元分析,预测出波形刃铣刀片的抗粘结破损性能优良;其次,通过对温度场的模糊综合评判,预测了波形刃铣刀片的优越性能;最后,通过对难加工材料3Cr-1Mo-1/4V钢的面铣加工的实验研究,揭示了刀具粘结破损的实质,建立了铣削温度与前刀面最大粘结破损深度之间的数学模型,分析了铣削温度对刀具粘结破损的影响规律,并证明了波形刃铣刀片切削性能的优越性。     

波形刃铣刀片的开发及其铣削力数学模型

在研究铣削机理和试验研究的基础上,开发了一种新型三维槽型铣刀片─—波形刃铣刀片,并在直线刃铣刀片(含大前角铣刀片)铣削力模型的基础上,建立了波形刃铣刀片铣削力模型,同时编制了计算机程序进行预测,为开发设计优选铣刀片槽型提供了理论依据。     

基于应力场分析的铣刀片冲击破损目标函数研究

以哈尔滨理工大学开发的波形刃(前刀面为波形曲面)铣刀片为例,以最小冲击破损为目标,进行铣刀片槽型优化目标函数的研究。在已建立的三维复杂槽型铣刀片受力密度函数的基础上,进行铣刀片不同切削参数下的应力场有限元分析,应用模糊数学理论对应力场进行模糊综合评判,建立应力场模糊评判结果与冲击破损切削参数之间的目标函数关系,从而进行目标函数的槽型优化设计。本研究为铣刀片的开发及解决自动化生产中刀具破损这一关键技术问题打下理论基础。     

三维复杂槽型铣刀片铣削力的数学模型

在直线刃铣刀片模型的基础上，利用曲线积分原理，建立了波形刃铣刀片铣削国工民该方法可以适用于任意曲线刃的三维复杂槽型的情况。根据由述结果，文章还对平刀面铣刀片、大前角铣刀片及波形刃铣刀片的铣削试验验证，共预报结果与试验结果的变化趋势符合较好，可用于铣刀片的槽形开发优选。     

耐热钢加工刀具粘结破损数学模型的研究

针对哈尔滨理工大学开发的三维复杂槽型波形刃铣刀片和平前刀面铣刀片,通过对耐热钢的面铣加工进行刀片粘结破损数学模型的研究.首先,进行铣刀片切削温度实验,对铣刀片粘结破损机理进行分析;其次,通过实验揭示不同铣刀片粘结破损失效形式的差异;在粘结破损实验的基础上,建立铣削温度与前刀面最大粘结破损深度之间的数学模型,分析铣削温度对刀具粘结破损的影响规律.研究成果为解决自动化生产中刀具破损这一关键技术问题打下理论与试验基础.     

波形刃铣刀片温度场的试验研究

利用大型软件ANSYS对波形刃铣刀片及平前刀面铣刀片进行了有限元分析,并应用模糊数学理论对其温度场进行了模糊综合评判,预测了三维复杂槽型波形刃铣刀片的优越性能;通过对难加工材料3Cr-1Mo-1/4V钢的铣削试验,对采集数据应用Matlab软件进行处理,得到前刀面刀—屑接触区平均温度与时间关系的试验方程,对比分析也证明了波形刃铣刀片的优越性。     

波形刃铣刀片温度场边界条件的研究

通过传热学、流体力学、切削理论的综合运用对波形刃铣刀片温度场边界条件进行了研究。采用相似原理对面铣加工过程中波形刃铣刀片表面的对流换热系数进行了分析 ,得出了对应的计算公式 ;结合铣削温度试验 ,推导出了前刀面刀—屑接触面输入的热流密度的函数表达式。给出了波形刃铣刀片温度场有限元分析的边界条件 ,为进一步研究铣刀片的粘结破损和槽型优选提供了理论依据。     

铣刀片力-热耦合物理场有限元分析与模糊综合评判

为获得切削性能更优良的可转位铣刀片槽型,从而改善铣刀片的力-热耦合综合物理场,进行了铣削温度试验和铣削力试验,以铣削时刀片的装夹状况和试验所获得的数据为边界条件,对带有三维槽型的波形刃铣刀片和平刀片分别进行了力-热耦合物理场有限元分析.基于模糊数学理论,建立了铣刀片耦合场的模糊综合评判模型,对两种铣刀片的力-热耦合物理场进行了模糊综合评判.结果表明,优化铣刀片前刀面的槽型可明显改善切削性能.     

耐热钢加工铣刀片粘结破损目标函数的研究

以哈尔滨理工大学开发的波形刃(前刀面为波形曲面)铣刀片为例,以最小粘结破损为目标,进行铣刀片槽型优化目标函数的研究。在已建立的三维复杂槽型铣刀片受热密度函数的基础上,进行铣刀片不同切削参数下的温度场有限元分析,应用模糊数学理论对温度场进行模糊综合评判,建立温度场模糊评判结果与粘结破损切削参数之间的目标函数关系,从而进行目标函数的槽型优化设计。上述研究成果为铣刀片的开发及解决自动化生产中刀具破损这一关键技术问题的研究打下理论基础。     

三维槽型铣刀片铣削力试验及应力场研究

用改进后的铣削力测量装置进行了不同槽型的铣刀片铣削力试验。基于铣削试验结果,通过机床坐标系与刀体坐标系统的转换,确立了铣刀片应力场有限元分析的载荷边晃条件。利用ANSYS软件,进行了自主研发的三维槽型铣刀片和平刀面铣刀片的应力场有限元分析。有限元分析及试验结果均表明,三维槽型铣刀片的应力场及抗破损能力均好于平前刀面铣刀片。     

三维复杂槽型铣刀片切入过程应力状态的研究

以哈尔滨理工大学开发的波形刃铣刀片（前刀面为波形曲面）为例,针对刀具切入破损问题,确定了切入瞬问冲击载荷的分布与作用力方向;应用弹性力学方法,对三维复杂槽型铣刀片进行了应力状态分析,并讨论了其应力分布规律。理论分析结果与铣刀片应力场分析结果吻合较好。研究结果为解决自动化生产中刀具破损问题及槽型优化技术研究打下了理论基础。     

基于密度函数的三维复杂槽型铣刀片物理场分析

以哈尔滨理工大学开发的波形刃(前刀面为波形曲面)铣刀片为例,在铣削力数学模型基础上,通过铣削力试验以及切屑与前刀面接触面积试验,建立了三维复杂槽型铣刀片前刀面的受力密度函数;基于该函数,对波形刃铣刀片进行了应力场分析。在铣削温度数学模型基础上,运用传热学理论,建立了波形刃铣刀片表面受热密度函数;基于该函数,对波形刃铣刀片进行了温度场分析。这些研究结果可为槽型优选技术的研究打下理论基础。     

基于BP神经网络的波形刃铣刀片模糊综合评判系统

针对波形刃铣刀片耦合场的非稳态特性,基于铣削温度和铣削力试验以及有限元分析,利用BP神经网络LM算法预测了铣刀片温度场和应力场;运用模糊数学理论,根据加工要求和专家分析,用VC++开发了波形刃铣刀片模糊综合评判系统。该系统可对多因素作用下的铣刀片温度场、应力场和耦合场的优劣进行评判,为铣刀片三维复杂槽型的重构提供依据。     

三维复杂槽型铣刀片切削温度与粘接破损研究

通过对难加工材料3Cr1Mo1/4V钢面铣加工的试验研究得出，在相同的切削条件下，波形刃铣刀片和大前角铣刀片的切削温度明显低于平前刀面铣刀片，抗粘结破损的能力较高：并证明切削速度越低、进给量越大，刀具的粘接破损越严重，最后给出了切削温度与前刀面最大粘结破损深度之间的重化关系，定性分析了切削温度对刀具粘结破损的影响规律。