基于自由切削理论高进给铣刀片结构优化 (2)

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1、太原理工大学硕士研究生学位论文基于自由切削理论的高进给铣刀片结构优化摘要高进给铣削(HFM)理念顺应了追求效率换取最大利润的社会趋势，其将浅的切削深度和高的每齿进给量结合起来，以达到保护刀具，获得更高的金属加工切除率的目的。为了践行这一理念，高进给铣刀片成为了许多刀具企业研发的重点。而在铣刀片的研发中往往要考虑铣削时刀片的受力、温度及其磨损。日立公司设计的ASR型高进给铣刀片来源于圆形刀片，其圆弧切削刃在进行切削时不可避免的会产生排屑干涉，尤其是在进给量较大时。而排屑干涉的后果是切削力增大、刀具磨损加快。

2、本文运用了自由切削理论对铣刀片进行优化，通过改变前刀面的形状，合理地疏导了切屑的流向，达到了消除排屑干涉的目的，并通过有限元仿真软件DEFORM．3D对优化后和优化前的刀片进行铣削仿真，得出两种刀片在铣削时的切削力、温度、及其磨损分布规律，并做对比分析。研究的具体内容如下：通过对自由切削理论的深入研究，提出了运用直纹面刀具的设计原理优化ASR铣刀片的方案，结合PRO．E软件对优化前和优化后的刀片进行了简化建模；随后又建立了三维耦合刚塑性有限元仿真模型，包括对材料模型、切屑分离准则、接触摩擦模型、磨损模型、

3、网格划分和边界条件等的确定。对仿真结果进行了分析，包括切屑的形成，切屑形态、切削受力、切T太原理工大学硕士研究生学位论文削温度、刀片磨损等；考虑了以进给量和进给速度为主的切削参数对切削力、切削温度以及刀片磨损的影响，并作了理论上的解释；设置了对比组和优化组，对比性地验证了优化后刀片的良好切削性能。结论是自由切削刀片因为强度高，散热较快，而且参与切削的刀刃较长，所以同等条件下与平面刀片相比，磨损较小；因为排屑干涉现象得到缓解，所以同等条件下受力较小。为该型刀片的设计改进提供了方向和理论支持。关键词：高进给铣

4、刀片，自由切削理论，铣削仿真，有限元理论II太原理工大学硕士研究生学位论文THEOPTIMIZATl0NOFHIGHFEEDMILLrNG烈SERTUPONFREE．CUTTINGTHEORYABSTRACTHighFeedmilling(t-IFM)conceptconformstothesocietytrendpursuingtheefficiencyforthebiggestprofit，itcombineslittlecuttingdepthwithhighfeedpertoothtoprotec

5、ttoolandobtainhighermetalremovalrate，Toimplementtheconcept，manyenterprisefocusthemonResearchandDevelopmentforHighfeedmillinginsert．ASRhighfeedmillinginsertforHitachiisderivedfromthecircularblade，Circulararccuttingedgewouldinevitablycauseinterferenceofchip

6、ejectedfromdifferentsegmentsofthecuttingedges．Theinterferencewillincreasethecuttingpowerconsumedandacceleratethetoolwear．Tosolvethisproblemeffectively,thispaperusesfree-cuttingtheorytooptimizethistypeofhighfeedinsert，changestheshapeofrakefacetoeliminateth

7、einterferenceofchip，andutilizesthefiniteelementsimulationsoftware(DEFORM．3D)tosimulatetheprocessofmillingtotestcuttingperformanceofthemillinginsertbeforeandafteroptimization，thenanalysescontrastivelythecuttingforceandtemperatureofbladeanddistributionoftoo

8、lwear．Themaincontentsofthestudyasfollows：III太原理工大学硕士研究生学位论文Studyingthefree—cuttingtheoryindepth，thispaperusestheoryofcuttingtoolwithcylindricalraketooptimizeASRhighfeedmillinginsert，andmodelsthemillinginsertwiththes