[发明专利]一种测试多刃微齿铣刀分屑槽切削性能的实验方法

说明书

本发明属于机械加工中的切削技术领域，涉及一种测试多刃微齿铣刀分屑槽切削性能的实验方法。该实验方法首先在保证多刃微齿铣刀切削刃长度的前提下，改变分屑槽螺旋角大小和截面形状进行切削性能对比实验。主要对比多刃微齿铣刀侧铣工件的铣削力曲线、上下表面的毛刺和表面粗糙度。本实验方法根据分屑槽螺旋角大小和分屑槽条数之间一一对应的关系确定了具体的分屑槽条数和螺旋角度，实现了在没有改变多刃微齿铣刀其它几何参数的条件下，只改变分屑槽的单一几何参数来测试其对多刃微齿铣刀切削性能的影响。该实验方法通过优化多刃微齿铣刀的几何结构提高了多刃微齿铣刀的切削性能，使得实验结果更加准确、更有说服力。

技术领域

本发明属于机械加工中的切削技术领域，涉及一种测试多刃微齿铣刀分屑槽切削性能的实验方法。

背景技术

碳纤维增强树脂基复合材料的比强度高、比模量高且材料的性能可以进行参数化设计，是非常典型的轻质高强材料，已经在航空航天、交通运输、体育用品和医疗器械等领域得到广泛应用。虽然复合材料可以整体成形，但是为了装配连接过程中，满足碳纤维复合材料零部件的尺寸精度、形状精度和表面质量等要求，还需铣削等机械加工工艺进行后续加工。铣削加工是去除多余材料获得尺寸精度高、表面质量好的加工工件常用的加工方法，并且加工轨迹灵活可以满足各种复杂零部件的加工需求。

铣刀的刀具结构是决定加工质量至关重要的因素。在碳纤维复合材料的铣削加工中，为保证加工质量和加工效率通常采用多刃微齿铣刀。多刃微齿铣刀的特点是切削刃条数多，单个切削刃的长度短。多刃微齿铣刀是在螺旋刃上添加了若干条反向螺旋的分屑槽，分屑槽将铣刀连续的切削刃离散为微刃。分屑槽还可以产生抵抗切削刃产生轴向力的力，从而可以减小轴向切削力，减小工件的分层缺陷，而且分屑槽的存在提高了铣刀散热和排屑能力。由此可见，分屑槽对多刃微齿铣刀的切削性能起着关键性的作用。

在铣刀结构设计和切削性能方面的相关发明和研究主要有：中国发明专利CN102049559A公开了一种适合加工铝合金或钛合金材料的数控铣削刀具快速优选方法。从刀具磨损、切削力、切削材料表面粗糙度及刀具成本四个方面考虑铣刀的切削性能，最后按刀具性价比来选择铣刀。其中未涉及铣刀几何结构参数对切削性能的影响和铣刀的结构优化。中国发明专利CN106270700A公开了一种用于碳纤维复合材料高速铣切的多刃微齿铣刀，提高了单微齿的强度，改善了成屑连续性，实现了大切削用量下高速平稳地铣削加工，可满足不同纤维级别、不同厚度、多种铺层方式碳纤维复材制件的高质、高效加工需求。

本发明研究分屑槽螺旋角度和截面形状对切削性能的影响规律，通过对铣刀几何结构的改善来提高铣削碳纤维复合材料的加工质量，从而可以提高零部件的承载能力和疲劳寿命。

发明内容

针对上述问题，本发明为研究多刃微齿铣刀分屑槽对加工碳纤维复合材料切削力、毛刺和表面粗糙度的影响，发明一种测试多刃微齿铣刀分屑槽切削性能的实验方法。本发明是在保证切削刃长度和螺旋角等几何参数不变的情况下，分别改变分屑槽螺旋角大小和截面形状进行切削性能研究。多刃微齿铣刀的分屑槽和其螺旋角大小具有一一对应的关系，本发明通过计算选择了四个螺旋角度及与其对应的分屑槽条数；设计和对比研究了近直角形和圆弧形两种分屑槽截面形状。然后在相同的加工参数下铣削复合材料多向板，利用测力仪测量切削力的大小和波形曲线；利用超景深显微镜观察加工工件上下表面的毛刺情况；利用粗糙度仪测量加工表面的粗糙度。

本发明的技术方案：