制造工藝與刀具

2012～2013課程名稱：制造工藝及刀具課程編號(hào)：論文題目:對(duì)球頭銑刀使用壽命及其在線監(jiān)測的研究研究生姓名:論文評(píng)語:成績:學(xué)號(hào):任課教師:評(píng)閱日期:摘要：銑刀作為外形復(fù)雜的回轉(zhuǎn)類型刀具，與數(shù)控機(jī)床或加工中心配合可以實(shí)現(xiàn)高效率、高質(zhì)量的加工，其在航空航天、汽車、船舶制造工業(yè)等制造領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。隨著機(jī)械加工自動(dòng)化程度的提高，刀具狀態(tài)在線監(jiān)控已成為迫切需要解決的問題，越來越受到重視。研究有關(guān)球頭銑刀的使用壽命及使用壽命的在線監(jiān)測，不但能使球頭銑刀得到最大限度的使用，而且可以減少工件的廢品率，提高加工工件的質(zhì)量。這項(xiàng)研究對(duì)相關(guān)領(lǐng)域的刀具的研究具有借鑒和推廣意義。關(guān)鍵詞：球頭銑刀；使用壽命；在線監(jiān)測StudyoftheLifeoftheBall-endMillanditsOnlineMonitoringawords:1.銑刀基本知識(shí)[1]4.成形銑刀:切削刃與待加工面形狀一致。[2]6000C88-93HRA，耐熱溫度為800-1000℃。硬質(zhì)YG）由WC和Co和CoTiC比WCYW）在或YT和TiN[3]圖1.銑刀的角度[4]Cutterangle這三個(gè)角度的關(guān)系：α+β+γ=90。取10-25[5]2.球頭銑刀它成形表面。由于球頭銑刀的有效刀刃角范圍較大(可達(dá))中應(yīng)用[6][7]磨等特點(diǎn)。[8]用精加工和半精加工。[9][10-12][13]3.球頭銑刀使用壽命球頭銑刀銑削方式隨銑削點(diǎn)的z值的變化而變化，如圖2所示。(R-ap)<=z<(R-h)時(shí)，球頭銑刀的銑削方式為非對(duì)稱銑削；(R-h)<=z[R時(shí),球頭銑圖2.球頭銑刀銑削方式Ballmillingmethod圖2VD（Z）的變化而變化。[14]D削部分作為球頭銑刀銑削微元(見圖3)。[15]圖3.球頭銑刀銑削微元的選取Ballendmillingunitselection為指數(shù)；KT球頭銑刀銑削過程中,銑刀球面半徑Z為確定值,機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n、0vfap主要受加工余量的約束,為了減少銑削過程中因加工余量不均勻而引起的振動(dòng),銑削深度ap(aPPR面半徑，h為銑削行距間殘留面的高度)圖曲線Tw-curve球頭銑刀銑削過程中,非對(duì)稱銑削處,z=(R-ap)時(shí),銑削微元使用壽命Twa較低,磨削較大;z=(R-h)時(shí),銑削微元使用壽命TwhT＝Twa，則銑削過程中更換刀具時(shí)，僅Z＝（RaP）Z＝（RaP）（RTwp預(yù)報(bào),為刀具優(yōu)選提供了可靠的依據(jù)。[14]4.球頭銑刀使用壽命在線監(jiān)測,不可避免地存在著磨損[16]刀具采取措施,將可能導(dǎo)致工件報(bào)廢,甚至損壞機(jī)床。[17],優(yōu)化配置工人和零[18]多年來,人們一直致力于直接測量法(包括光電法,電阻法,放射線輻射法,氣動(dòng)測量法等)和間接測量法(包括切削力、切削振動(dòng)、切削溫度、表面粗糙度、工,具體條件差異很大,上述方法都難于在各種加工方法中通用。[19],并且,電機(jī)功率信號(hào)系,針對(duì)球頭銑刀,并能夠?qū)崟r(shí)預(yù)測出刀具剩余壽命進(jìn)行刀具壽命管理。[20],球頭銑刀由于球面法線與銑刀球面部分的球心共線,NC控制、干涉校驗(yàn)較為簡單,是五,對(duì)刀具、夾具選擇,對(duì)優(yōu)化切削參數(shù)等有非[21]5圖5.球頭銑刀壽命在線監(jiān)控與管理Ball-endtoollifeon-linemonitoringandmanagingFFT和均值差分處理,將信4個(gè)數(shù)據(jù)庫組成,分別是存儲(chǔ)刀具類型、刀具材料、刀具幾何參數(shù)等的刀具信息數(shù)據(jù)庫,存儲(chǔ)被加工工件材料、,以刀具壽命相對(duì)消耗,刀具已切削時(shí)間與此條件下的刀具理論磨損壽命的比值。即:件下的消耗量之和。即:時(shí),刀具達(dá)到磨損極限,要求換刀或重新刃磨。,在加工過程中,只要預(yù)測出各個(gè)銑削條件下的刀具壽命,通過刀具已切削時(shí)間即可計(jì)算出刀具相對(duì)壽命消耗量,從而實(shí)現(xiàn)刀具壽命在線監(jiān)控。刀具磨損壽命理論公式為:CT數(shù)。v,ap,ae,fz,z,D0,分別為刀具切削速度,切削深度,切削寬度,每齒進(jìn)給量,刀具齒數(shù)及刀具直徑,而銑削時(shí)功率的理論計(jì)算公式為:均值的比值。即:圖6.刀具相對(duì)壽命消耗量與切削時(shí)間Therelativelifetimeconsumptionandcuttingtimeofthetool,因此,刀具壽命在線監(jiān)控(2)該方法能夠預(yù)測刀具失效時(shí)間,且具有傳感器安裝方便,信號(hào)檢測和算法(3)該方法不僅適用于球頭銑刀,也適用于其他不同類型的刀具壽命監(jiān)控。[20]5.結(jié)論致謝感謝對(duì)本工作的大力支持，在此表示感謝！[1].曲會(huì)玲.高速立銑刀優(yōu)化設(shè)計(jì)[D].山東建筑大學(xué),:1-65.[2].孫數(shù)控銑刀的分類及應(yīng)用的研究[J].應(yīng)用科學(xué),2008:42.[3].王玉濤.球頭銑刀磨損智能檢測技術(shù)研究[D].河北工業(yè)大學(xué),:1-68.[4].宋克非.宋馳.宋感萌.銑削木材時(shí)銑刀切削刃磨損的研究[J].研究與開發(fā),:36-38.[5].李木工銑刀的選用[J].木材加工機(jī)械,2008,(5):47-52.[6].趙炳禎.第九屆中國國際機(jī)床展覽會(huì)刀具展品述評(píng)[Z].工具技術(shù).2005,39(7):3-9[7].謝忠明.銑刀設(shè)計(jì)與加工特性之研究[D].臺(tái)灣國立中山大學(xué)博士論文.2003[8].王殿龍.康德純.平前刀面球頭銑刀的幾何角度分析[J].大連理工大學(xué)學(xué)報(bào).2000,34(1):20-21[9].王來華.基于逆向工程的球頭銑刀實(shí)體造型及其仿真加工技術(shù)研究[D].山東大學(xué),:1-75[10].韓成順.特種回轉(zhuǎn)面螺旋銑刀的非數(shù)控制造模型研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2001[11].劉世霞.唐余勇.孫家廣.球面銑刀修磨幾何模型研究[J].計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)報(bào).2000,(3):195-199[12].韓小東.唐余勇.吳昌柞.平頭銑刀與帶角圓銑刀的選擇[J].佳木斯大學(xué)學(xué)報(bào).2000,(18):34-37[13].劉井玉.劉華明.螺旋刀刃曲線的統(tǒng)一模型-普通螺旋線[J].工具技術(shù).1998,(6):24-26[14].姜彬.鄭敏利.楊樹財(cái).球頭銑刀使用壽命數(shù)學(xué)模型的建立[J].制造技術(shù)與機(jī)床,2003,(8):16-18.[15].張瀅.徐晗.楊者青.劉寶明.虛擬制造系統(tǒng)中球頭銑刀的磨損預(yù)測[J].工具技術(shù),2006,40(1):32-35.[16].吳道全.萬光珉.林樹興.金屬切削原理及刀具[M].重慶:重慶大學(xué)出版社,1994.[17].李勁松.基于銑削力的刀具磨損監(jiān)控研究[J].北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào),1998,(5):77-80.[18].劉銳.王玫.陳勇.銑刀磨損量監(jiān)測和剩余壽命預(yù)測方法研究[J].現(xiàn)代制造工程,2010,(6):102-105.[19].褚同生.史維祥.林廷沂.在線檢測銑刀