自由切削阶梯端铣刀刀体造型及加工工艺设计(编辑修改稿)

自由切削阶梯端铣刀刀体造型及加工工艺设计(编辑修改稿)内容摘要：

的 HSK 空心刀柄、美国 KM 系列刀柄等 )。 此类刀柄通过锥部定心，并使机床主轴端面紧贴刀柄凸缘端面。 这种刀柄安装时重复定位精度较高 (轴向重复定位精度可达 ) ，在高速转动产生的离心力作用下，刀柄会牢固锁紧，其径向跳动不超过 5181。 m ，在整个转速范围内可保持较高的静态和动态刚性。 因此，此类刀柄特别适合高速切削加工 [12]。 中北大学 2020 届毕业设计说明书 第 6 页 共 18 页 2 刀体设计 在选择刀体材料时考虑到 40Cr 是机械制造业使用最广泛的钢之一。 调质处理后具有良好的综合力学性能 ，良好的低温冲击韧性和低的缺口敏感性。 钢的淬透性良好 ， 切削性能较好，当硬度为 HB174～ 229 时，相对切削加工性为 60%，经济性好。 所以是刀体设计时的最佳选择材料 [13]。 刀体结构 端铣刀有整体式 、 镶嵌式和机夹式三种，由于机夹式端铣刀的刀片有多个切削刃，当一个切削刃磨损后可以转位，故节省了刀具材料，减少了库存，还具有换刀方便等优点，故现在的端铣刀多采用机夹式结构（如 ，图 ，图 ） [14]。 图 刀体前视图 刀体造型的设计 中北大学 2020 届毕业设计说明书 第 7 页 共 18 页 参考了国内外这种 重型铣刀的结构特点，结合我国具体情况，博取了众家之长，可采用圆柱形及圆锥过渡面（如图 ）、圆柱形及圆弧过渡或圆锥体造型（如图）。 从造型和外观上看比圆柱形刀体明显有很大的提高 [15]。 在三维造型时用传统的手工绘图设计方法效率很低，费时费力，且不易保证设计质量。 国外出现了许多三维造型软件，如 UniGraphics、 Pro/E、 Catia、 ANSYS，solidworks大学课程开设过 solidworks，对 solidworks有一定的了解。 SolidWorks是功能强大、易学易用和高效创新的三维 CAD 系统，可进行机械设计、零件设计、模具设计、装配体和工程图设计、消费品设计等。 且 solidworks 软件是世界上第一个基于 windows 开发的三维 cad 系统，第一个创 featuremanager 特征管理员的设计思想，第一个实现智能化装配的 cad 软件。 基于此 solidworks 可以很好的实现三维造型设计， 它强大的三维实体造型及绘图功能可使刀具的设计变得简 单、方便，大大提高了设计效率和设计精度，且易于实现产品的 CAD/CAM 一体化开发，不仅缩短了产品开发周期，提高了产品质量，而且在节约原材料、提高一次合格率等方面取得了明显成效。 有强大的三维到二维的转换功能。 基于 solidworks 的各种功能优势考虑，使用它作为设计使用软件。 如 图 、图 为 solidworks 设计图。 图 刀体造型 中北大学 2020 届毕业设计说明书 第 8 页 共 18 页 图 刀体造型 刀体与机床的连接定位 刀体的安装有两种形式，一种方法是以铣床主轴外径与主轴端面定位，这是比较旧的安装方法；另一种方法是采用铣刀内孔及芯轴定位，这种方法安装铣刀方便，刀体定位精度高。 因为铣刀的制造和使用的定位基准一致。 同时这种安装结构形式的制造精度也容易得到保证。 通过比较分析，采用第二种方案 [16]。 当加工转速达到 15000r/min时，传统的 7： 24锥度刀柄 主轴 /刀柄联接处大端的分离导致刀柄在切削力的作用下以刀柄为支承发生摆动，极大地降低了刀柄在主轴锥孔内的定位精度和重复定位精度，无法保证联结的可靠性。 而 1:10HSK锥度刀柄满足要求，所以我选用 1： 10HSK锥度刀柄。 在刀柄和主轴间选择用键和键槽传递扭矩。 如图 、 [17]。 中北大学 2020 届毕业设计说明书 第 9 页 共 18 页 图 刀柄 图 刀柄 中北大学 2020 届毕业设计说明书 第 10 页 共 18 页 表面处理 表面处理是本课题研究的重点之一，它直接关系到刀具的市场化推。