基于ANSYS的立铣刀高速铣削加工参数优化.pdf

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1、2010年9月机床与液压Sep．2010第38卷第18期MACHINETO0L&HYDRAULICSVol_38No．18DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2010．18．008基于ANSYS的立铣刀高速铣削加工参数优化石岚(广东机电职业技术学院，广东广州510515)摘要：应用ANSYS软件的结构分析功能和模态分析功能仿真分析高速铣削的4,2mm立铣刀的加工参数，仿真结果表明：轴向切削深度Ad为0．I～0．3mm、每齿进给量为0．Ol～0．03mm／齿、铣刀悬伸长度为铣刀全长的50％一60％是较佳的取值

2、范围；可以通过提高切削速度来提高进给速度，提高加工效率，降低成本。关键词：小直径立铣刀；有限元分析；模态分析；高速铣削；加工参数优化中图分类号：TG714；TP391．9文献标识码：B文章编号：1001—3881(2010)18—023—3TheHigh-speedProcessingParametersOptimizationofMicro—endMillingCutterBasedonANSYSSHILan(GuangdongVocationalCollegeofMechanical&ElectricalTechnology

3、，GuangzhouGuangdong510515，China)Abstract：Theoptimizationmachiningparameters，whichareaxialcuttingdepthfor0．1—0．3mm，feedpertoothfor0．01—0．03mmandthesuspendinglen~hofthecuttertothefulllengthfor50％～60％，areobtainedthroughthesimulationsofhighspeedmillingcutterof击2mminANSYS

4、withthefunctionsofstructureanalysisandmodalityanalysis．AnotherconclusionisthatthecostcanbereducedbyincreasingVCtoincreasefeedrateandtoimprovemachiningeficiency．Keywords：Micro—endmillingcutter；Finiteelementanalysis；ModalAnalysis；Highspeedmilling；Optimizedmillingparame

5、ters采用小直径立铣刀高速铣削具有深槽或窄缝的模分立铣刀的有限元网格，确定位移边界条件，确定有具时，刀具的非正常破损问题严重，因此有必要优化限元模型(图1)。加工参数从而减少刀具的非正常破损现象、减少振表1立铣刀几何参数动、提高加工效率，降低成本。将有限元方法应用于高速铣削加工过程的分析”，可以较有效地解决难以测量刀具真实的受力和变形、振动和破损等问题。有限元法是用有限个单元将连续体离散化，通过对有限个单元作分片插值求解各种力学、物理问题的一种数值方法。／-3硬度作者在该课题组小直径立铣刀高速铣削淬硬钢材g,cm料实验研究工作

6、的基础上，应用有限元ANSYS软件≥l4．7≥HRA900≥14706000．33的结构分析功能和模态分析功能对高速铣削的小直径立铣刀进行仿真分析，主要目的是超越实验条件、加工参数的限制，探讨小直径立铣刀(4,2mil1)加工淬硬钢时刀具的内部应力、变形和振动随加工参数(轴向切削深度A、每齿进给量．、切削速度、刀具悬伸长度)的改变而变化的规律，优化高速铣削加工参数。1基于ANSYS的立铣刀结构分析1．1仿真条件图12mm立铣刀的图262mm立铣有限元模型图刀的加载图应用有限元ANSYS软件仿真分析的条件是：先根据立铣刀的几何参数

7、(表1)建立立铣刀的实体几文中4,2mm硬质合金立铣刀的有限元模型的网何模型，然后确定单元类型、材料属性(表2)，划格划分精度为3级，网格结点数为55300。收稿日期：2009—07—24作者简介：石岚(1962一)，女，硕士，副教授，机械工程师。电话：13660893114，E—mail：s113326485538@163．con。·24·机床与液压第38卷1．2仿真分析形量加上刀具加工过程中受力后的变形量已不可忽以均布载荷的形式将F、FF。施加在视，同时刀具在加工过程中的变形和破损还与加工的2mill立铣刀的有限元模型上(如

8、图2)，进行有限方式方法等其他因素有关。元求解。以刀具的受力、变形作为分析的优化目标，可以当其他切削条件不变时，分别分析：2mill立得出：A为0．t～0．3mm、．为0．01～0．03mm／齿铣刀的等效应力s和最大变形量D随轴向切削深是较佳取值范围。度4、每齿