[发明专利]一种提高不等齿立铣刀动平衡精度的容屑槽设计方法

说明书

本发明主要应用在设计不等齿立铣刀容屑槽方面，建立一种容屑槽设计方法，所述方法以最小偏心量为目标，设计不等齿立铣刀容屑槽形状，消除因刀齿分布不均造成的动平衡设计原理性误差，具有降低离心力，缓解铣刀振动，提高切削稳定性作用。一种提高不等齿立铣刀动平衡精度的容屑槽设计方法，该方法包括如下步骤：(1)建立铣刀偏心量与不平衡量及离心力关系；(2)确定不等齿立铣刀设计参数与数学模型；(3)建立不等齿立铣刀端截面质心模型与偏心量关系式；(4)确定基于最小偏心量容屑槽设计方法；(5)明确不等齿立铣刀公差带；(6)以上述铣刀偏心量关系式为基准，对不等齿立铣刀容屑槽进行设计与开发，使铣刀达到偏心要求与动平衡精度。

技术领域

本发明属于高速切削加工用刀具技术领域，尤其涉及提高不等齿立铣刀动平衡精度方法与不等齿立铣刀容屑槽设计。

背景技术

高速切削是提高材料去除率与加工效率的关键技术，随着工业技术快速发展，高速切削被广泛应用在航空航天，汽车，模具等加工领域，但由于切削速度较高，加工过程中的振动问题突出，严重影响材料表面质量与刀具服役寿命。不等齿立铣刀齿间角为不等分布，将有效的起到减振作用，但由于铣刀结构不对称，导致铣刀质心存在偏差，因此产生不平衡量，在高速铣削条件下，不平衡离心力随切削速度的增加逐渐变大，最终直接影响刀具切削稳定性。

发明内容

本发明方法主要应用在设计不等齿立铣刀容屑槽方面，建立一种容屑槽设计方法，所述方法将通过以最小偏心量为目标，对不等齿立铣刀容屑槽进行设计，消除因刀齿分布不均造成的动平衡设计原理性误差，起到降低离心力作用，缓解铣削过程中的振动问题，提高不等齿立铣刀的切削稳定性。一种提高不等齿立铣刀动平衡精度的容屑槽设计方法，该方法包括如下步骤：

(1)建立铣刀偏心量与不平衡量及不平衡离心力关系；

(2)确定不等齿立铣刀设计参数与数学模型；

(3)建立不等齿立铣刀端截面质心模型与偏心量关系式；

(4)确定基于最小偏心量容屑槽设计方法；

(5)明确不等齿立铣刀公差带；

(6)以上述铣刀偏心量关系式为基准，对不等齿立铣刀容屑槽进行设计，使铣刀达到偏心要求与动平衡精度。本发明方法用于设计不等齿立铣刀容屑槽。

一种利用上述方法设计的不等齿立铣刀容屑槽，通过减小铣刀端截面偏心量，达到动平衡精度要求，减少铣削过程中不平衡离心力作用，提高铣刀的抗振性，获得满足减振要求的不等齿立铣刀。

本发明的有益效果：

1.本发明方法以不等齿立铣刀为研究对象，根据高速切削的加工特性，对铣刀端截面进行形貌设计，确定齿间容屑槽与后刀面结构参数，并建立铣刀端截面数学模型，计算铣刀质心与偏心量，明确偏心量与铣刀设计参数关系，为铣刀截面形貌设计提供理论依据。

2.本发明方法以降低铣刀偏心量为目标对容屑槽进行设计分析，通过改变容屑槽几何特征，减少铣刀不平衡量，使其达到铣刀偏心要求与精度，将有效的抑制高速铣削振动，提高刀具切削稳定性。

3.本发明方法针对不等齿立铣刀容屑槽的特点，主要采用两种方式进行优化设计，确定不同优化方式对偏心量的收敛程度及影响，并采取最优方式对不等齿立铣刀进行设计。该方法设计的不等齿立铣刀具有良好的抗振性，能较好的获得高质量加工表面，并且主要适用于偶数非对称与奇数不均匀齿分布立铣刀。

4.本发明方法针对不同形式的铣刀端截面，采取容屑槽最优设计方式，分别对容屑槽张角一致与后刀面一致两种形式铣刀截面进行设计优化，获得偏心量最小的端截面形貌图，完善不等齿立铣刀不同形式端截面形貌图，对不等齿立铣刀容屑槽的设计优化具有一定意义。