球頭微銑刀加工失效機(jī)制及其對(duì)加工精度的影響研究.pdf

1、微銑削加工技術(shù)具有材料適應(yīng)范圍廣，能夠加工三維復(fù)雜形狀和柔性高等優(yōu)點(diǎn)，在生物醫(yī)學(xué)、能源和微電子等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但是，由于微銑刀直徑小、強(qiáng)度低，刀具過(guò)早失效和壽命的不可預(yù)知已經(jīng)成為阻礙微銑削發(fā)展的一個(gè)很大障礙。另外，在微銑削加工中，由于徑向跳動(dòng)與刀具直徑的比值是常規(guī)銑削的十幾倍到幾十倍，其對(duì)零件加工精度的破壞性遠(yuǎn)大于常規(guī)銑削。目前，國(guó)際上對(duì)微銑削的研究多關(guān)注于微銑削過(guò)程的在線監(jiān)測(cè)以及切削力模型的構(gòu)建，關(guān)于微銑削過(guò)程中刀具徑向跳動(dòng)與

2、切削加工參數(shù)共同作用對(duì)刀具失效以及加工精度的影響研究較少。因此，本文決定從刀具徑向跳動(dòng)和切削加工參數(shù)著手對(duì)于微銑削過(guò)程刀具失效以及加工精度進(jìn)行研究。
　　本文采用有限元的方法，建立了考慮刀具變形和徑向跳動(dòng)的三維微銑削模型；通過(guò)對(duì)微銑刀切削刃運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行分析，研究了徑向跳動(dòng)對(duì)單齒球頭微銑刀加工精度和彎曲變形的影響；基于建立的微銑削模型，模擬研究了徑向跳動(dòng)和切削加工參數(shù)對(duì)微銑削過(guò)程切削力、微銑刀彎曲變形以及失效的影響規(guī)律；運(yùn)用瞬態(tài)動(dòng)力

3、學(xué)的方法研究了微銑刀傾斜、偏心、懸伸長(zhǎng)度和主軸轉(zhuǎn)速對(duì)刀具徑向跳動(dòng)放大的影響；采用實(shí)驗(yàn)的方法研究了主軸轉(zhuǎn)速、銑削深度、每轉(zhuǎn)進(jìn)給量和刀具徑向跳動(dòng)對(duì)加工精度的影響。
　　對(duì)微銑刀切削刃的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析表明，刀具徑向跳動(dòng)角度為0°和180°時(shí)對(duì)加工精度影響最大，90°和270°時(shí)對(duì)加工精度的影響最小；角度為90°和180°時(shí)，徑向跳動(dòng)的影響會(huì)使微銑刀彎曲變形增大，0°和270°時(shí)會(huì)使刀具的彎曲變形減小。仿真表明：徑跳對(duì)單齒微銑刀切削力及其引起

4、的彎曲變形的影響很小，符合運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的結(jié)果；切削力和微銑刀彎曲變形隨銑削深度和每轉(zhuǎn)進(jìn)給量的增大而增大，隨著主軸轉(zhuǎn)速的增大而減??；微銑削加工中新刀具最可能在切削刃上切削速度最大點(diǎn)附近發(fā)生破損，刀具折斷一般不會(huì)發(fā)生，刀具失效概率隨切削加工參數(shù)的增大而增大。微銑刀徑向跳動(dòng)的放大值隨著安裝誤差、刀具懸伸長(zhǎng)度和主軸轉(zhuǎn)速的增大而增大；徑跳放大率隨著刀具懸伸長(zhǎng)度和主軸轉(zhuǎn)速的增大而增大，卻隨著安裝誤差的增大而減小。微銑削實(shí)驗(yàn)表明徑跳和切削加工參數(shù)對(duì)加工