PCBN可转位面铣刀动态铣削力研究 (2010年)

针对面铣刀铣削加工的特点,建立了单齿和多齿铣削力模型,据此研究了铣削时刀具所受的动态载荷,并对动态铣削力的频谱进行了分析。分析结果表明:铣刀齿数大于2且为偶数时,在工作平面内对机械机构不产生激励;根据不同被加工材料,适当改变刀具前角可以减小铣削力。 ### PCBN可转位面铣刀动态铣削力研究 #### 概述 本文献主要研究了PCBN（聚晶立方氮化硼）可转位面铣刀在铣削过程中的动态铣削力特性及其影响因素。研究通过建立单齿和多齿铣削力模型，分析了铣削过程中刀具受到的动态载荷，并探讨了如何根据不同的被加工材料调整刀具参数以减少铣削力。 #### 单齿和多齿铣削力模型 为了准确地模拟铣削过程中的动态力行为，研究者构建了单齿和多齿两种铣削力模型。这两种模型考虑了铣削过程中刀具与工件之间的相互作用以及由此产生的动态载荷变化。单齿铣削模型主要用于分析每个刀齿独立铣削时的情况；而多齿铣削模型则更加贴近实际生产环境，考虑了多个刀齿同时参与铣削所带来的复杂动力学效应。 #### 动态铣削力及其频谱分析 通过对单齿和多齿铣削力模型的研究，作者进一步探讨了动态铣削力的特性及其频谱特征。分析显示，当铣刀的齿数大于2且为偶数时，在工作平面内不会对机械机构产生激励作用，这对于设计高效稳定的铣削系统具有重要意义。此外，研究还指出，通过合理选择前角等刀具参数，可以有效地降低铣削力，进而提高加工效率和表面质量。 #### 减小铣削力的方法 - **调整前角**：根据被加工材料的不同，适当调整刀具的前角可以显著减小铣削力。这是因为不同的材料其硬度、韧性等物理性质存在差异，合理设置前角能够更好地匹配材料特性，从而降低切削阻力。 - **控制齿数**：当铣刀的齿数为偶数且大于2时，可在一定程度上避免对机械结构产生额外激励，有助于维持系统的稳定性和延长设备寿命。 - **优化刀具路径**：通过合理规划刀具的进给路径，可以在保证加工质量的前提下，进一步减小铣削力。 - **采用合适的切削速度和进给量**：选择适宜的切削参数对于减小铣削力同样重要。过高或过低的速度都可能导致切削力增加，因此需要综合考虑材料特性、刀具材质等因素来确定最佳切削条件。 #### 结论 本研究通过建立单齿和多齿铣削力模型，深入分析了PCBN可转位面铣刀在不同条件下所受的动态载荷及其频谱特性。研究表明，通过调整刀具的前角和控制铣刀的齿数，能够在很大程度上减小铣削力，这对于提高加工精度、延长刀具使用寿命以及提升整体生产效率具有重要的指导意义。此外，研究还为后续开发更高效的铣削工艺提供了理论基础和技术支持。