基于有限元的高速铣刀加工性能研究.pdf

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1、2012年5月机床与液压Mav2012第40卷第10期MACHINETO0L&HYDRAULICSVo1．40No．10DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2012．10．014基于有限元的高速铣刀加工性能研究刘瑞已，张云(湖南工业职业技术学院，湖南长沙410208)摘要：以铜合金为例，应用有限元方法分析在高速加工时铣刀前角的变化所导致的应力应变的变化规律，为提高零件加工的安全性和表面加工质量以及更好地保护刀具等提供基础性数据，为优选前角提供参考。关键词：高速铣刀；有限元分析；前角中图分类号：TG5文献标识码：B文章编号：1

2、001—3881(2012)10—045—2StudyonHigh·speedMillingCutterProcessPerformanceBasedonFiniteElementLIURuiji，ZHANGYun(HunanIndust~Polytechnic，ChangshaHunan410208，China)Abstract：Takingcopperalloyasexample，inhigh—speedmillingprocess，finiteelementmethodwasappliedtoanalyzethevari—ationlaws

3、ofstressandstrainofmillingcuttercausedbychangesofanteriorhorns．Itprovidesbasicdataforimprovingthepartspro—cessingsafetyandsurfaceprocessingquality，forprotectingtoolsbetterandforoptimizingtheanteriorhorns．Keywords：High-speedmillingcutter；Finiteelementanalysis；Anteriorhorns在模具制

4、造过程中，广泛使用各种高速铣刀加的韧性比较大，黏性也比较大，材料在加工时的弹塑工型腔等复杂曲面。为保证零件加工的安全性和表面性变形会比较大，所以在高速铣削时，最好使用锋利加工质量，人们一直在探索优良的加工方法和加工参的切削刃，这样会减少刀具前刀面和材料的摩擦，有数。由于在加工过程中很难测量刀具的受力和变形，助于提高刀具质量。另外由于高速铣削时生成的切削因此有限元方法被应用于加工过程的分析。热大部分会被高速流动的切屑所带走，由于切削速度1高速铣刀的前角分析快，刀具和工件接触时间很短，使得切削热的影响很刀具前角有正前角和负前角之分，取正前角的目小，工

5、件几乎保持冷态加工，所以在高速加工时铜合的是为了减少切屑被切下时的弹塑性变形和切屑流出金的散热问题可以不考虑。从以上切削力和切削热两时与前刀面的摩擦阻力，从而可以减少切削力和切削个方面综合考虑，在有限元分析中，将铣刀前角暂考热，使切削轻快，提高刀具使用寿命，并有助于提高虑为正前角。下面选择不同的前角进行有限元分析。已加工表面质量。但前角取得过大，又会使得刀刃部——单位切向铣削力___一一单位径向铣削力2001、、、分的强度和耐冲击能力降低，这对加工脆性材料是极、、～、、、：、、l5O为不利的。取负前角的目的是为了提高刀刃的强度，、、改善刀刃的受力

6、状况和散热条件，使得刀刃在受切削＼、暑＼-、宣、、＼、、力的弯曲和冲击作用时不易崩刃，但同时又降低了刀00～、＼Z、90、具的锋利程度，使切屑变形和摩擦阻力加大，切削力80、蓑380和切削功率也随之增加。所以负前角刀具通常在用脆蠕7060性刀具加工高强度高硬度工件而刀刃强度不够、易产：卦、。50生崩刃时才采用。、＼n、n、．、40从图1可以看出：在高速铣削铜合金时，随着转；500-55tl0、、、、、、、速的提高，切向铣削力不断下降的。由文献[1]可10204060100铣削厚度／gm知，最终铣削合力随着转速的不断升高而降低。而且由于被加工材料是

7、铜合金和铸铁等硬脆材料，铜合金图1铣削力关系图收稿日期：2011—04—06作者简介：刘瑞已(197l一)，男，学士，副教授，主要研究方向为数控技术。E—mail：liuruiyi1971@126．corn。·46·机床与液压第40卷假如刀具材料为硬质合金，则刀具抗弯强度和冲工材料问的摩擦阻力越来越小，主要受这方面的影击韧度比较低，脆性大，因此承受冲击和抗弯能力较响，最终最大等效应力值呈下降趋势。差，所以前角也不宜选得过大，这里选择0。、8。和从图3可以看出：在离心力的影响下，当刀具前20。。对铣刀前角改变的几何模型进行加载，并进角从0。增加到2

8、0。，刀具的最大等效应力值减小了行有限元分析，得出的铣刀应力应变值如表1所示。23．69％，最大应变量只是略有减小。如果单从离心表1铣刀