集成摆线轨迹的型腔多刀具加工策略研究

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1、硕士学位论文集成摆线轨迹的型腔多刀具加工策略研究作者姓名刘建东学科专业机械制造及其自动化指导教师王清辉教授所在学院机械与汽车工程学院论文提交日期2018年1月ResearchofmultipletoolspocketmachiningstrategywithintegratingtrochoidaltoolpathADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LiuJiandongSupervisor：Prof.WangQing-HuiSouthChinaUniversit

2、yofTechnologyGuangzhou,China分类号：TH16学校代号：10561学号：201420100244华南理工大学硕士学位论文集成摆线轨迹的型腔多刀具加工策略研究作者姓名：刘建东指导教师姓名、职称：王清辉教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：机械制造及其自动化研究方向：数字化设计与制造论文提交日期：2018年1月3日论文答辩日期：2018年3月10日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：张铁委员：李静蓉邱志成周雪峰王清辉摘要近年来加工中心已经越来越广泛地使用在工业制造中，在过往被

3、认为是低效率的2.5D型腔的多刀具加工方法，因加工中心的自动换刀的实现，而得到应用的可能。而且由于多刀具加工能够有效地发挥加工刀具的切削能力，提高切削效率，所以越来越受到重视，目前国内外也有许多的学者对此进行研究。本文围绕集成摆线刀轨与环切刀轨的2.5D型腔多刀具铣削加工策略进行研究，主要内容包括：（1）提出集成摆线刀轨与环切刀轨的走刀策略。对2.5D型腔使用多刀具加工，在型腔的整个加工过程中，加工刀具在大部分的时间里均处于铣削窄槽的状态。传统的环切刀轨在加工窄槽因径向切深过大而出现刀具负载过大的情况，而摆线刀轨虽然能够避免这种情

4、况，但在加工宽阔区域时效率比较低下。通过材料去除速率的分析，提出集成摆线与环切刀轨的走刀策略，并且说明该走刀策略能够克服摆线刀轨以及环切刀轨的缺点。（2）提出基于蚁群算法的加工刀具组合选取方法。在多刀具的加工策略中，选取高效的加工刀具组合是一个关键的问题。本文将该问题转化为有向图中的最优路径寻找问题，综合考虑材料去除速率、换刀次数与刀具的退刀等各种因素的影响，并使用蚁群算法对之求解，以得出最优的加工刀具组合。同时，所提出的刀具选取策略在两个型腔案例上实施，并通过其他方法进行对比，说明该方法所选取的加工刀具能够实现更为高效的多刀具加

5、工。（3）提出以基于恒定加工安全系数的自适应进给速度进行多刀具加工。加工安全系数是本论文提出的以刀具切削力为基础的表征加工安全性的一个概念，加工安全系数能够为不同尺寸的加工刀具提供一个统一的安全性标准。以恒加工安全系数计算得出的自适应进给速度能够使得各加工刀具处于同一受力情况，有效地发挥加工刀具的切削能力。同时，本研究进行加工实验并对加工过程中的各加工刀具的切削力进行测量，通过与使用恒定进给速度的加工实验进行对比，证明使用自适应进给速度能够保证加工的安全性与高效性。关键词：2.5D型腔；多刀具加工；摆线刀轨；自适应进给速度IAbs

6、tractWiththewideuseofmachiningcenterintheindustrialmanufacture,multipletoolsmachiningof2.5Dpocket,whichwasconsideredinefficientinthepast,canbeachievedbecauseoftheautomatictoolchangingofmachiningcenter.Thecuttingefficiencycanbeimprovedbymeansofmultipletoolsmachining,be

7、causeofadequatelyutilizingofcuttingcapacityofeachtool.Thispapercentersontheresearchofmultipletoolsmachiningof2.5Dpocketwithintegrationoftrochoidalandcontour-paralleltoolpath.Itsmaincontentscontain:(1)Toolpathschemeofintegrationoftrochoidalandcontour-paralleltoolpathis

8、putforward.Inmultipletoolsmachining,themachiningtoolsarealmostunderthestatusofmillingslot.However,thetraditionalstrategyofco