[发明专利]一种铝合金粗加工刀具设计方法

摘要

本发明公开了一种铝合金粗加工刀具设计方法，基于专用切削加工有限元分析软件Third Wave AdvantEdge，设计出了适用于高速铣削铝合金的硬质合金立铣刀。所述的设计方法包括采用等效二维有限元仿真方法，结合单因素寻优设计方法，依次考察不同的刃口钝圆半径、前角和后角对于硬质合金铣刀铣削加工中的温度、切削力和弹性应变等参数的影响情况；基于二维仿真优化的刀具参数，建立三维仿真模型分析螺旋角对硬质合金铣刀切削加工性能的影响，从而选定合适的刀具参数。采用本专利的铝合金粗加工刀具设计方法设计的硬质合金立铣刀能够稳定地加工铝合金车体型材结构件，并且获得较高的加工质量。

主权项

1.一种铝合金粗加工刀具设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：在软件Third Wave AdvantEdge中建立二维铣刀数字化模型，将其几何尺寸与实际加工中的几何参数进行等效；步骤二：选定一组前角、后角及刃口钝圆半径参数作为基本参照组，依次考察不同的刃口钝圆半径、前角和后角对于硬质合金铣刀铣削加工中的温度、切削力和弹性应变参数的影响，确定刀具的刃口钝圆半径、前角和后角的大小；具体操作步骤如下：1）固定刀具的前角和后角，考察不同的刃口钝圆半径对于硬质合金铣刀铣削加工中的温度、切削力和弹性应变参数的影响情况，以确定刀具刃口钝圆半径，具体为：考虑随着刀具刃口钝圆半径的增加，切削温度、弹性应变、X方向及Y方向的切削力和力矩均明显增加、刀具刃口钝圆半径会影响刀具的锋利程度，根据实际需要确定刀具刃口钝圆半径；2）固定刀具刃口钝圆半径和后角，考察不同的前角对于硬质合金铣刀铣削加工中的温度、切削力和弹性应变参数的影响情况，以确定刀具的前角大小；具体为：考虑随着刀具前角增加，刀具锋利程度增加，切削力、扭矩、切削功率减小，根据实际需要确定刀具的前角大小；3）固定刀具刃口钝圆半径和前角，考察不同的后角对于硬质合金铣刀铣削加工中的温度、切削力和弹性应变参数的影响情况，以确定刀具的后角大小；具体为：考虑后角影响后刀面与加工表面之间的摩擦、加工工件表面完整性、刀具耐用度及刃口强度以及铝合金加工后易产生回弹，在不影响刃口强度和加工精度的条件下，根据实际需要确定刀具的后角大小；步骤三：基于二维仿真优化的刀具参数，建立三维仿真模型分析螺旋角对硬质合金铣刀在切削中的温度、应变、切削力和功率的影响，综合螺旋角对温度、应变、功率以及切削力的影响选定刀具的螺旋角；具体为：考虑随着刀具螺旋角增大，刀具和加工工件的最高温度明显降低，最大塑性应变没有变化，切削功率有所降低，Z向的切削力有所上升，在满足加工温度及切削力实际要求的情况下，根据实际需要确定刀具的螺旋角。