基于Pro/Mechanica的數(shù)控立銑刀設(shè)計

李映學(xué)

摘 要：基于Pro/E的Mechanica的數(shù)控立銑刀優(yōu)化設(shè)計，利用它先建立模型，然后進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計。最后可以直接

應(yīng)用這個模型來進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：刀具材料；設(shè)計參數(shù)；銑削力

中圖分類號：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1002-7661（2014）23-014-01

一、數(shù)控銑刀的特性與參數(shù)

1、刀具材料

（1）刀具材料的發(fā)展?fàn)顩r

現(xiàn)有高速切削刀具材料PCD、CBN、陶瓷刀具、金屬陶瓷、涂層刀具和超細(xì)硬質(zhì)合金刀具等仍將起主導(dǎo)作用，進(jìn)一步發(fā)展新型高溫力學(xué)性能和高抗熱震性能的高可靠性的刀具材料。

（2）刀具材料的選擇依據(jù)

切削工具的硬度必須是工件硬度的2～4倍，以碳鋼和模具鋼作為被加工材料，選用立銑刀材料。

2、高精度刀具的設(shè)計參數(shù)

以二齒平頭立銑刀為例，介紹設(shè)計參數(shù)。立銑刀的幾何參數(shù)不同，其變形量及剛度值也不相同， 在其它參數(shù)相同的情況下：隨著銑刀直徑的增大，其剛度值逐漸變大，隨著螺旋角的增大，應(yīng)力逐漸減少，而剛度逐漸增大。利用這種方法， 可以優(yōu)選出使變形最小、剛度最大的刀具幾何參數(shù)， 從而提高其切削性能。

二、高精度數(shù)控立銑刀建模及有限元分析過程

2.1 二齒平頭立銑刀建模及有限元分析過程

2.1.1二齒平頭立銑刀在Pro/E環(huán)境下的建模及參數(shù)化

1. 建模過程

采用混成法建立三維模型，步驟如下：

（1）運行Pro/E2.0軟件，選取零件模塊，進(jìn)入用戶界面。

（2）設(shè)定工作目錄。（3）建模，步驟如下：

A.用旋轉(zhuǎn)命令生成刀體。如圖所示。

B.選擇插入-混合-切口，來繪制溝槽。

a.在菜單管理器中選擇“一般，草繪截面，完成”然

后選擇“光滑，完成”再選草繪平面“TOP面，正向，

缺省”進(jìn)入草繪界面。b.選擇“草繪-數(shù)據(jù)來自文件”，選擇草繪截面1--打開，將草繪截面放置位置如圖2.2所示。然后點擊 ，系統(tǒng)提示是否繼續(xù)下一截面，回答Yes。再次打開草繪截面1，點擊 ，輸入第二個截面的旋轉(zhuǎn)角度為-3度，以下相同。共創(chuàng)建40個截面。c、同樣方法剪切草繪截面2。

2、模型的參數(shù)化

（1）設(shè)置參數(shù)：

單擊“工具-參數(shù)”，填寫此表，單擊確定，完成參數(shù)的設(shè)置。以后表示的字母與表示設(shè)計參數(shù)的字母一一對應(yīng)的關(guān)系，

（2）設(shè)置關(guān)系：選擇“工具-關(guān)系” 輸入刀體切換尺寸

2.1.2數(shù)據(jù)計算

1.單位銑削力的概念

所謂單位銑削力就是指銑去單位面積所用的切向銑削力，用P表示。 （N/㎜2） 單位銑削力可以用實驗方法取得。實驗指出，單位銑削力主要取決于加工材料性質(zhì)和強度以及切削厚度。

2. 銑削力的計算

銑削力的大小與銑削深度t、每齒進(jìn)給量 、銑削寬度B、銑刀齒數(shù)Z和銑刀直徑D等銑削要素有著復(fù)雜的函數(shù)關(guān)系，要精確計算比較困難。在生產(chǎn)中，為了快速、方便的進(jìn)行計算，可將切向銑削力P切，可按下式近似地計算：

當(dāng)切向銑削力確定后，再根據(jù)銑削時各銑削分力的比值來估算其他銑力。見比值對應(yīng)見表。

根據(jù)上表，得出順銑時切向力與其各分力的關(guān)系式：

作用在銑刀上的銑削分力。銑刀所承受的總銑削抗力P可以沿切向、徑向和軸向分解成三個互相垂直的分力。

由此可求得作用在銑刀上的徑向和軸向分力，和P切一樣作為MECHANICAL上銑刀模型的加載數(shù)據(jù)。為了得到作用于立銑刀上的3個方向的力，可按公式： = 算得，之后由s齒查下表，得出對應(yīng)的單位銑削力后，計算出該銑刀的銑削力

單擊確定。endprint