制造工艺与刀具

2012～2013课程名称：制造工艺及刀具课程编号：论文题目:对球头铣刀使用寿命及其在线监测的研究研究生姓名:论文评语:成绩:学号:任课教师:评阅日期:摘要：铣刀作为外形复杂的回转类型刀具，与数控机床或加工中心配合可以实现高效率、高质量的加工，其在航空航天、汽车、船舶制造工业等制造领域应用广泛。随着机械加工自动化程度的提高，刀具状态在线监控已成为迫切需要解决的问题，越来越受到重视。研究有关球头铣刀的使用寿命及使用寿命的在线监测，不但能使球头铣刀得到最大限度的使用，而且可以减少工件的废品率，提高加工工件的质量。这项研究对相关领域的刀具的研究具有借鉴和推广意义。关键词：球头铣刀；使用寿命；在线监测StudyoftheLifeoftheBall-endMillanditsOnlineMonitoringawords:1.铣刀基本知识[1]4.成形铣刀:切削刃与待加工面形状一致。[2]6000C88-93HRA，耐热温度为800-1000℃。硬质YG）由WC和Co和CoTiC比WCYW）在或YT和TiN[3]图1.铣刀的角度[4]Cutterangle这三个角度的关系：α+β+γ=90。取10-25[5]2.球头铣刀它成形表面。由于球头铣刀的有效刀刃角范围较大(可达)中应用[6][7]磨等特点。[8]用精加工和半精加工。[9][10-12][13]3.球头铣刀使用寿命球头铣刀铣削方式随铣削点的z值的变化而变化，如图2所示。(R-ap)<=z<(R-h)时，球头铣刀的铣削方式为非对称铣削；(R-h)<=z[R时,球头铣图2.球头铣刀铣削方式Ballmillingmethod图2VD（Z）的变化而变化。[14]D削部分作为球头铣刀铣削微元(见图3)。[15]图3.球头铣刀铣削微元的选取Ballendmillingunitselection为指数；KT球头铣刀铣削过程中,铣刀球面半径Z为确定值,机床主轴转速n、0vfap主要受加工余量的约束,为了减少铣削过程中因加工余量不均匀而引起的振动,铣削深度ap(aPPR面半径，h为铣削行距间残留面的高度)图曲线Tw-curve球头铣刀铣削过程中,非对称铣削处,z=(R-ap)时,铣削微元使用寿命Twa较低,磨削较大;z=(R-h)时,铣削微元使用寿命TwhT＝Twa，则铣削过程中更换刀具时，仅Z＝（RaP）Z＝（RaP）（RTwp预报,为刀具优选提供了可靠的依据。[14]4.球头铣刀使用寿命在线监测,不可避免地存在着磨损[16]刀具采取措施,将可能导致工件报废,甚至损坏机床。[17],优化配置工人和零[18]多年来,人们一直致力于直接测量法(包括光电法,电阻法,放射线辐射法,气动测量法等)和间接测量法(包括切削力、切削振动、切削温度、表面粗糙度、工,具体条件差异很大,上述方法都难于在各种加工方法中通用。[19],并且,电机功率信号系,针对球头铣刀,并能够实时预测出刀具剩余寿命进行刀具寿命管理。[20],球头铣刀由于球面法线与铣刀球面部分的球心共线,NC控制、干涉校验较为简单,是五,对刀具、夹具选择,对优化切削参数等有非[21]5图5.球头铣刀寿命在线监控与管理Ball-endtoollifeon-linemonitoringandmanagingFFT和均值差分处理,将信4个数据库组成,分别是存储刀具类型、刀具材料、刀具几何参数等的刀具信息数据库,存储被加工工件材料、,以刀具寿命相对消耗,刀具已切削时间与此条件下的刀具理论磨损寿命的比值。即:件下的消耗量之和。即:时,刀具达到磨损极限,要求换刀或重新刃磨。,在加工过程中,只要预测出各个铣削条件下的刀具寿命,通过刀具已切削时间即可计算出刀具相对寿命消耗量,从而实现刀具寿命在线监控。刀具磨损寿命理论公式为:CT数。v,ap,ae,fz,z,D0,分别为刀具切削速度,切削深度,切削宽度,每齿进给量,刀具齿数及刀具直径,而铣削时功率的理论计算公式为:均值的比值。即:图6.刀具相对寿命消耗量与切削时间Therelativelifetimeconsumptionandcuttingtimeofthetool,因此,刀具寿命在线监控(2)该方法能够预测刀具失效时间,且具有传感器安装方便,信号检测和算法(3)该方法不仅适用于球头铣刀,也适用于其他不同类型的刀具寿命监控。[20]5.结论致谢感谢对本工作的大力支持，在此表示感谢！[1].曲会玲.高速立铣刀优化设计[D].山东建筑大学,:1-65.[2].孙数控铣刀的分类及应用的研究[J].应用科学,2008:42.[3].王玉涛.球头铣刀磨损智能检测技术研究[D].河北工业大学,:1-68.[4].宋克非.宋驰.宋感萌.铣削木材时铣刀切削刃磨损的研究[J].研究与开发,:36-38.[5].李木工铣刀的选用[J].木材加工机械,2008,(5):47-52.[6].赵炳祯.第九届中国国际机床展览会刀具展品述评[Z].工具技术.2005,39(7):3-9[7].谢忠明.铣刀设计与加工特性之研究[D].台湾国立中山大学博士论文.2003[8].王殿龙.康德纯.平前刀面球头铣刀的几何角度分析[J].大连理工大学学报.2000,34(1):20-21[9].王来华.基于逆向工程的球头铣刀实体造型及其仿真加工技术研究[D].山东大学,:1-75[10].韩成顺.特种回转面螺旋铣刀的非数控制造模型研究[D].哈尔滨工业大学出版社,2001[11].刘世霞.唐余勇.孙家广.球面铣刀修磨几何模型研究[J].计算机辅助设计与图形学报.2000,(3):195-199[12].韩小东.唐余勇.吴昌柞.平头铣刀与带角圆铣刀的选择[J].佳木斯大学学报.2000,(18):34-37[13].刘井玉.刘华明.螺旋刀刃曲线的统一模型-普通螺旋线[J].工具技术.1998,(6):24-26[14].姜彬.郑敏利.杨树财.球头铣刀使用寿命数学模型的建立[J].制造技术与机床,2003,(8):16-18.[15].张滢.徐晗.杨者青.刘宝明.虚拟制造系统中球头铣刀的磨损预测[J].工具技术,2006,40(1):32-35.[16].吴道全.万光珉.林树兴.金属切削原理及刀具[M].重庆:重庆大学出版社,1994.[17].李劲松.基于铣削力的刀具磨损监控研究[J].北京航空航天大学学报,1998,(5):77-80.[18].刘锐.王玫.陈勇.铣刀磨损量监测和剩余寿命预测方法研究[J].现代制造工程,2010,(6):102-105.[19].褚同生.史维祥.林廷沂.在线检测铣刀