缓冲击插铣刀具研究

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插铣是一种高效的加工方式,能够高效率地去除大量材料,适合型腔、沟槽等特征的加工。全刀宽插铣和半刀宽插铣是插铣加工的基本形式,全刀宽插铣加工时刀具与工件的接触面为完整的月牙形,刀具缓入缓出,切削过程平稳。然而半刀宽插铣时,其顺铣切入和逆铣切出过程中由于切削面积的突变会引起切削力突变,产生较大的载荷冲击,容易引发刀具过早失效,从而影响插铣加工的效率。本文主要通过对插铣加工过程的研究,尤其是半刀宽插铣顺铣切入和逆铣切出过程中的冲击问题,并针对此通过缓冲击和降低载荷两方面设计出了一种缓冲击插铣刀具。主要研究内容如下:(1)研究刀具刃倾角对切削载荷冲击的影响。分析了半刀宽插铣顺铣切入与逆铣切出过程中的冲击现象,提出了一种插铣冲击的描述方法,通过插铣实验对比了不同刃倾角对半刀宽插铣切入切出冲击的影响。由于现有插铣刀具结构的限制导致无法选取大刃倾角,设计了特殊断续车削实验进一步探究刃倾角对冲击的影响规律。(2)分析波刃分屑结构对切削载荷冲击的影响。基于刀具分屑原理,分析了波形切削刃的切削特点,推导了两齿和三齿波刃错位分屑方式刀片切削面积,建立了两齿和三齿错位分屑方式刀具几何参数与保证分屑效果的进给速度之间的数学模型。通过插铣实验分别对比了不同刃形刀具的切削冲击和不同齿数波刃错位分屑方式的切削冲击,为缓冲击插铣刀具的设计提供依据。(3)缓冲击插铣刀具的设计与制造。基于刃倾角和波刃分屑对插铣冲击的影响规律,结合插铣加工效率等要求,设计了插铣刀具类型、材料、齿数、前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角、刀片结构,分别制定了硬质合金刀片成形工艺和插铣刀头制造工艺,通过与普通插铣刀具对比实验对所设计的缓冲击插铣刀具进行性能检测实验。
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