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在模具制造业中,淬硬钢这一高硬度、高耐磨性材料正越来越多地被用来制造精密模具。采用高速铣削方法加工淬硬钢模具,具有可直接加工、效率高,能保证加工精度等特点。在型腔精密模具高速铣削中,广泛应用的环切法路径往往拐角过渡较多,这将使得加工中的接触角突然增大,刀具载荷突变,刀具易磨损乃至破损。通过增大轴向切削深度可使型腔模具加工效率大大提高,但也会使得拐角加工问题更突出。尤其是面对淬硬型腔模具时,此类问题将会十分严重。因此,有必要展开拐角路径优化研究。本研究中以淬硬模具钢(P20)为拐角路径优化的切削对象,综合利用几何学、铣削力测量技术、红外测温技术、刀具磨损测量技术和材料测试分析技术等技术手段和方法进行了型腔深切高速铣削的拐角刀具路径优化研究。 首先,分析拐角路径中不同半径拐角过渡圆弧所带来的接触角几何变化以及由此而可能产生的对加工的影响。对实际生产加工中常用的连续切削拐角路径方式,采用较大轴向切深,设计型腔深切高速铣削中不同半径拐角过渡圆弧的连续切削试验,从铣削力、铣削温度、刀具磨损及其磨损机理等不同方面对其展开分析。借助双因素实验的方差和贡献率分析等手段和方法,探究不同半径拐角过渡圆弧和轴向切深对于加工的影响。 其次,采用较大半径拐角过渡圆弧在刀具路径生成中存在一定局限,为此本文提出运用接触角控制策略的两种拐角辅助路径方法:双边约束的循环圆渐进切削拐角方法和单边约束的循环圆渐进切削拐角方法,详细阐述了这两种方法的实现算法,并与Choy所提方法展开几何路径仿真对比实验,通过仿真实验验证本文所提方法的有效性。 最后,在前述理论分析与仿真实验的基础上,针对型腔拐角仅做倒圆角处理的初始路径方法、Choy所提方法以及本文所提控制接触角的两种拐角辅助路径方法,进一步地设计和开展了型腔深切铣削加工的单因素实验。分别从铣削力、铣削温度、刀具磨损及其机理和加工效率等方面展开对比研究,验证本文所提出拐角辅助路径方法对于实现淬硬钢型腔模具深切高速铣削的有效性。