[发明专利]一种整体式淬硬钢凸曲面试件高速铣削工艺实验方法及凸曲面试件有效

专利信息
申请号: 201510372690.8 申请日: 2015-06-30
公开(公告)号: CN104942348B 公开(公告)日: 2017-02-22
发明(设计)人: 姜彬;张帅 申请(专利权)人: 哈尔滨理工大学
主分类号: B23C3/08 分类号: B23C3/08
代理公司: 哈尔滨市伟晨专利代理事务所(普通合伙)23209 代理人: 李晓敏
地址: 150080 黑龙*** 国省代码: 黑龙江;23
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摘要:
搜索关键词: 一种 整体 式淬硬钢凸 曲面 高速 铣削 工艺 实验 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种凸曲面试件的高速铣削工艺实验方法,具体涉及一种整体式淬硬钢凸曲面试件高速铣削工艺实验方法及凸曲面试件,属于复杂型面加工技术领域。

背景技术

大型淬硬钢模具单件生产、型面复杂,其高硬度加工表面的曲率分布多变。采用球头铣刀切削淬硬钢模具凸曲面时,加工表面曲率变化引起的切削冲击使铣刀振动多变,刀具与加工表面的切削接触关系处于不稳定状态,导致加工表面形貌恶化,加工精度低,铣刀使用寿命和切削效率下降。

已有的高速铣削淬硬钢凸曲面铣刀振动及加工表面形貌测试方法有两种:(1)直接在大型淬硬钢模具上进行铣刀振动测试,极易造成模具型面损伤,影响模具寿命;(2)采用加工表面无曲率变化和加工表面曲率呈现单一变化的试件进行切削实验,所获得的切削工艺,无法有效控制加工表面曲率变化引起的铣刀振动;已有的高速铣削淬硬钢模具铣刀振动及加工表面形貌测试方法并未反映出高速球头铣刀在曲率多变情况下切削淬硬钢曲面时铣刀的振动及加工表面形貌,高速铣削淬硬钢凸曲面型面的加工表面质量和加工效率无法保证,无法满足高效加工大型淬硬钢模具的要求。

发明内容

在下文中给出了关于本发明的简要概述,以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解,这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分,也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念,以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

鉴于此,本发明的一种整体式淬硬钢凸曲面试件高速铣削工艺实验方法及凸曲面试件,以至少解决已有的工艺数据和设计方法无法满足高效加工淬硬钢模具的需求问题,本发明设计出具有变曲率凸曲面的淬硬钢试件的高速铣削工艺方案的测试方法,为高效加工淬硬钢模具工艺设计提供依据。

根据本发明的一个方面,提供了一种整体式淬硬钢凸曲面试件高速铣削工艺实验方法,具体步骤为:

步骤一、设计并加工出具有不同曲率分布的淬硬钢凸曲面试件;

步骤二、设计用于测试高速铣削淬硬钢凸曲面时铣刀振动与加工表面形貌的铣刀切削路径:分别沿平行于试件长度方向、平行于试件宽度方向、和与试件长度方向成45°角的方向设计三种刀具切削路径;

步骤三、采用三把直径相同的球头铣刀,沿步骤二中所设计的三种刀具切削路径,进行切削整体式淬硬钢凸曲面试件上表面的实验,获取加工表面不同曲率分布条件下的铣刀振动与加工表面形貌数据;

步骤四、利用沿铣刀进给方向和铣削宽度方向上的铣刀振动振幅、加工表面残余高度数据,测试出淬硬钢凸曲面曲率变化对高速铣刀振动与加工表面形貌的影响,依据振动振幅最大值和平均值,以及沿铣刀进给与铣削宽度两个方向上的加工表面形貌残余高度最大值和两个方向上的加工表面形貌残余高度差值,确定高速铣削淬硬钢凸曲面的工艺方案。

对方案进一步设计:所述步骤一中,淬硬钢凸曲面试件材料采用Cr12MoV,整体硬度为HRC55~60,其上表面沿试件长度方向分布有曲率半径分别为1140mm、66mm、1112mm的三种凸曲率,和曲率半径分别为66mm、1112mm的两种凹曲率;沿试件宽度方向分布有曲率半径为200mm的凸曲率。

对方案进一步设计:所述步骤一中,整体式淬硬钢凸曲面试件中间待切削区域正弦型轨迹线特征:沿长度方向,由试件左侧端部开始,正弦型轨迹线依次为长度21mm、曲率半径1140mm的凸圆弧线,长度19mm、曲率半径66mm的凸圆弧线,长度22mm、曲率半径1112mm的凸圆弧线,长度20mm、曲率半径66mm的凹圆弧线,长度18mm、曲率半径1112mm的凹圆弧线;各段曲面结合处为光滑过渡连接。

对方案进一步设计:所述步骤二中,每种刀具切削路径各有三条间距相等的平行刀路,即在相同的凸曲面加工区域获取九条不同的加工表面曲率分布方案。

对方案进一步设计:所述步骤二中,沿每条刀具切削路径平均各取5个测点测试铣刀振动情况,分别编号为1、2、3、4、5;

平行于试件宽度方向各测点之间距离为9.6mm,其中,刀具切削路径1中的测点编号设定为1-1、1-2…1-5,刀具切削路径2中的测点编号为2-1、2-2…2-5,刀具切削路径3中的测点编号为3-1、3-2…3-5;

与试件长度方向成45°角方向各测点之间距离13.78mm,其中,刀具切削路径4中的测点编号为4-1、4-2…4-5,刀具切削路径5中的测点编号为5-1、5-2…5-5,刀具切削路径6中的测点编号为6-1、6-2…6-5;

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