皮带轮作为带传动的重要部件,广泛应用于汽车、矿山机械、家用电器、航天等领域。随着市场需求量的增大,现有加工效率使企业难以按时按质完成订单量。一款适合的刀具能有效提高皮带轮的加工效率和质量。但常用的刀具很难兼顾效率、质量和成本三个方面。为解决加工效率、加工质量和成本的问题,本文根据马丁公司旗下的皮带轮零件的加工要求开展一种能高效切削铸铁皮带轮切槽的专用刀具研究。研究内容包括提出硬质合金多齿皮带轮刀具的研究、皮带轮切削机理的分析、刀具的设计和制备、刀具的材料和结构改进等。主要体现在以下几个方面:(1)首先,阐述了皮带轮的加工现状,提出硬质合金双齿皮带轮刀具的研究,能有效提高加工效率。其次,分析了皮带轮加工过程中的切削机理和切削力的来源,根据刀具设计理论和皮带轮零件的技术要求初步设计和制备皮带轮刀具。(2)研究了切削速度对切削温度的影响,并选定了加工皮带轮时的切削参数。首先,基于DEFORM软件的切削模拟,分析了不同切削速度下切削温度的变化。其次,在不同切削速度下的切削试验中测出切削温度和切削力的变化,通过有限元分析和切削试验的对比选出适合加工的切削速度为150m/min。(3)开展了刀具材料影响切削性能的研究,并改进刀具材料。通过DEFORM模拟仿真和部分实验数据探究了刀具材料机械性能对加工质量和刀具使用寿命的影响,为刀具材料的改进提供理论依据。(4)开展了不同刀具结构下切削性能的研究,并改进刀具结构。首先,利用仿真手段分析了不同切削参数下的切削温度和切削力和不同切削参数下切削试验所得切屑形态的变化情况,提出了刀具参数的改进方案。其次,对比切削参数改进后的刀具在不同刀具结构下加工过程中切屑形态和刀具受到的切削力的变化情况验证了刀具机构改进后的切削性能。(5)开展了对改进后的刀具与国内外同类刀具切削试验的研究,重点分析了切削过程中刀具的使用寿命和市场价格。得出改进后刀具的性价比较高。