[发明专利]槽铣刀具的前角与后角优化设计方法

权利要求书

1.槽铣刀具的前角与后角优化设计方法，其特征在于：包括以下步骤，

（1）、首先根据加工条件，确定可采用的多种刀具前角和后角组合；

（2）、通过查阅文献或实验测试，确定刀具、工件的各项物理性能参数；

（3）、根据实际切削条件，通过正交实验设计方法确定所需分析的各切削参数组合；

（4）、将铣削向直角自由切削进行转化，采用商用有限元软件，设定各项相关参数，进行二维直角自由切削有限元仿真；

（5）、依据有限元仿真结果，对刀具上的热流密度以及刀-屑接触长度进行计算；

（6）、通过理论计算，针对刀具不同的前角和后角组合，确定各个切削参数组合条件下的刀具温度峰值；

（7）、对于各刀具前角与后角组合，计算各个切削参数组合条件下的刀具温度峰值的平均值，取值最小的刀具前角与后角组合即为最优选择。

2.根据权利要求1所述的槽铣刀具的前角与后角优化设计方法，其特征在于：所述步骤（1）具体为，根据加工经验以及刀具前角和后角的基本选用原则，确定刀具前角和后角选用范围，在它们的选用范围内选取若干数值，构成多个刀具前角与后角组合。

3.根据权利要求1所述的槽铣刀具的前角与后角优化设计方法，其特征在于：所述步骤（2）具体为，通过查阅文献或实验测试获取刀具以及工件材料的物理性能参数；对于刀具材料有：密度、弹性模量、泊松比、比热、热导率；对于工件材料有：密度、弹性模量、泊松比、比热、热导率、热扩散系数；对于工件材料的Johnson-Cook本构模型，有公式如下：

(1)

其中，为剪应力、为剪应变、为剪应变率、T为绝对温度、n为应变硬化指数，C为应变率敏感系数，m为热软化系数，A、B以及为常数；通过查阅文献或通过动态压缩实验以及拟合算法，获取Johnson-Cook本构模型中的各项参数：应变硬化指数n，应变率敏感系数C，热软化系数m，常数A、B以及。

4.根据权利要求1所述的槽铣刀具的前角与后角优化设计方法，其特征在于：所述步骤（3）具体为，根据实际切削加工条件，确定各切削参数如轴向切深、切削速度、径向切深、每齿进给量等所在范围，依据正交实验设计方法，在各切削参数范围内选定若干典型值，并确定所需分析的各切削参数组合。

5.根据权利要求1所述的槽铣刀具的前角与后角优化设计方法，其特征在于：所述步骤（4）具体为，将铣削向直角自由切削转化，根据步骤（1）中所确定的刀具前角和后角组合，确定直角自由切削有限元仿真中的所用刀具的几何角度；将步骤（2）中所确定的刀具和工件各项物理性能参数，导入商用有限元仿真软件；将步骤（3）中所确定的切削速度的数值输入有限元仿真软件；根据步骤（3）中所确定的每齿进给量的最大值，确定有限元仿真中所采用的切削厚度的范围，并在此范围内取若干典型数值进行仿真。