【文章內容簡介】 用壽命比逆銑提高 2～ 3倍，表面粗糙度也可減小。 （ 2）對稱銑削與不對稱銑削 ① 對稱銑削 為端銑的一種方式。它切入切出時，切削厚度相同，有較大的平均切削厚度。銑淬硬剛時應采用這種方式。 ② 不對稱逆銑 為端銑的另一種方式。切入時厚度最小，切出時最大。銑削碳鋼和合金鋼時，可減小切入沖擊，提高使用壽命。 ③ 不對稱順銑 切入時厚度較大，切出時厚度較小。實踐證明不對稱順銑用于加工不銹鋼和耐熱金屬時，可是切削速度提高 40%～ 60%，并可減少硬質合金的熱烈磨損。 13 高精度刀具的設計參數 立銑刀的 幾何參數不同 ， 其變形量及剛度值也不相同 ， 在其它參數相同的情況下 :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 ， 從而提高其切削性能。下面以二齒平頭立銑刀為例，介紹它的設計參數 。 1. 刀體設計 刀體設計參數見表 ，未注明單位為 mm，刀體模型如圖 。 表 Table The Parameter Table of End Milling Cutter 參數 序號 1 刃徑 (d1) DR1 14(mm) 柄徑 (d2) DB2 16 頸徑 (d3) DJ3 14 總長 ( l ) LL 90 頸長 ( l1 ) L1 60 頸角 (θ ) ST 15176。 倒角 ( k ) K 圖 刀體 The Body 14 2．螺旋溝槽 1及周刃前角設計 設計參數見表 ，草繪截面如圖 。 表 溝槽 1設計參數 Table The Parameter Of Flute One 3．螺旋溝槽 2及周刃后角設計 設計參數見表 ，草繪截面如圖 。 表 溝槽 2設計參數 The Parameter Of Flute Two 參數 序號 14（ mm） 周刃后角 1 (Zα 1) ZALF1 10176。 周刃 后角 2 (Zα 2) ZALF2 30176。 芯厚 3 ( dx3 ) DXH23 芯厚 2 ( dx2 ) Dxh2 幅寬 1 ( f1 ) F1 幅寬 2 ( f2 ) F2 容屑槽半徑 ( r3 ) R3 切削刃長（ l2） L2 30 參數 半徑 14（ mm） 周刃前角 (Zγ ) ZGAM 7176。 芯厚 1 ( dx1 ) DXH1 芯厚 2 ( dx2 ) DXH2 容屑槽半徑 ( r1 ) R1 2 齒背弧半徑 ( r2 ) R2 6 切削刃長（ l2） L2 30 15 四齒平頭立銑刀和二齒球頭立銑刀設計參數分別見附錄 1。 圖 草繪 1 Fig. Sketch One 圖 2 Sketch Two 16 第四章 高精度數控立銑刀建模及有限元分析過程 二齒平頭立銑刀建模及有限元分析過程 二齒平 頭立銑刀在 Pro/E 環(huán)境下的建模及參數化 1. 建模過程 采用混成法建立三維模型，步驟如下 ［１～２ ， ４ ， ６ ，８］ ： （ 1） 運行 Pro/ ，選取零件模塊，進入用戶界面。 （ 2） 設定工作目錄 。 （ 3） 建模，步驟如下 ： 。如圖 。 混合 切口，來繪制溝槽。 “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”進入草繪界面。 “草繪 數據 來自文件”，選擇草繪截面 1打開， 將草繪截面放置位置如圖 。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 圖 三維刀體 截面 1，點擊 ，輸入第二個截面的旋轉角度為 3 Cutter 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，放置位置如圖 。 2. 模型的參數化 圖 1 Cutting One 圖 剪切 2 Cutting Two 17 （ 1）設置參數： 單擊“工具 參數”，按照前面的設計參數填寫此表，填寫完畢，單擊確定， 完成參數的設置。 （ 2）設置關系： 選擇“工具 關系”輸入刀體切換尺寸以后表示的字母與表示設計參數的字母一一對應的關系，單擊確定。關系如圖 。 圖 關系對話框 The dialogue of Relationship 二齒立銑刀有限元分析過程 有限元分析界面如圖 18 圖 有限元分析界面 The Interface of FEA 有限元分析前期工作 選擇圖標 彈出如圖 所示對話框：在左側列表中選取材料 ， 選中 STEEL，然后單擊 ，再單擊 Edit，對材料特性編輯，設置楊氏模量為 +09，泊松比為 ，單擊 AssignPart 按鈕，選擇刀體模型，然后單擊鼠標中鍵返回 Materials對話框，單擊 Close 按鈕關閉對話框。 ： 由于刀體在加工過程中被夾具固定，所以將 6 個自由度完全固定。 （ 1）單擊工具欄中施加面約束的 按鈕 ，出現約束對話框，接受默認 的名稱 constraints1 如圖 所示， 點選 reference 中的 surface 選擇 Not selected 前邊的箭頭，然后選擇刀柄表面。 （ 2）單擊鼠標中鍵返回約束對話框， 要對刀柄完全約束 ,因此接受默認的方式，單擊 ok 按鈕完成約束定義。 圖 材料定義話框 19 圖 約束定義對話框 Fig. The Dialogue of Constraints Definition 圖 Fig . The Dialogue Of Load Definition ： （ 1）單擊工具欄施加載荷的按鈕 ， 彈出如圖 ，接受默認名稱 Load1，在 reference下選擇 point(s)，選擇刀刃頂點 。 20 （ 2）單擊鼠標中鍵返回載荷定義對話框，在 force 一欄輸入徑向載荷 27軸向載荷 1586和切向力 1983。 （ 3）單擊 ok按鈕完成載荷定義。 靜態(tài)分析 1. 網格劃分： （ 1） 改變 AutoGEM參數設置： 點選“自動幾何 設置 ” ，打開 AutoGEM SETTING對話框，再次對話框 的中上部選擇 Limits，然后將允許的最小角度由原來的值 5都改為 16，單擊 ok完成設置的修改。 （ 2）點選“自動幾何 創(chuàng)建”，打開網格劃分對話框，點擊 create，開始網格的劃分，會出現一個 information對話框，單擊確定，然后開始劃分網格，最終網格劃分結果如圖 。 圖 劃分網格結果對話框 圖 靜態(tài)分析任務定義對話框 Fig . AutoGEM Summary Fig . Static state analyse 2. 建立、運行靜態(tài)分析任務： （ 1） 在 MEC STRUCT菜單中選擇圖標 ，在彈處的 Analtes and Design Studies對話框中選擇 FileNew Static，彈出靜態(tài)分析任務定義對話框。 （ 2） 在 Method中選擇 Singlepass Adaptive，建立新的靜態(tài)分析任務Analysis1，如圖 。 （ 3） 單擊 ok按鈕完成經態(tài)分析任務的定義。 （ 4） 單擊圖標 ，開始分析計算。 21 3. 顯示靜態(tài)計算結果： （ 1） 選擇圖標 ，系統(tǒng)彈出結果后處理主界面。 （ 2） 單擊上方工具欄中的 圖標，系統(tǒng)彈 出 Result Window Definition對話框，如圖 所示 ， 選擇上面完成的分析 Analysis1，接受默認的顯示應力（ von Mises）的結果窗口 Window1， 在 Display Option 選項中勾選 Continous Tone。 圖 結果定義 （ 3）單擊 ok 按鈕完成應力結果窗口定義。 Fig Result Window Definition （ 4）單擊上方工具欄的圖標 ，系統(tǒng)彈出 Result Window Definition 對話框，選擇上面完成的分析 Analysis1，接受默認的顯示變形（ Displacement）的結果窗口Window2，在 Display Option 選項中勾選 Continous Tone。 （ 5）單擊 ok 按鈕完成變形結果窗口的定義。 （ 6）顯示應力圖如圖 所示。 從圖 中可以看出，最大應力為 +07MPA。 （ 7）顯示變形圖如圖 所示。 從圖 可以看出，最大變形為 +04mm。 圖 應力 圖 變形 22 靈敏度分析 （ 1）局部靈敏度分析（ Local Sensitivity） 可以對設計參數在偏離名義值較小時進行局部靈敏度分析，并且可視化顯示特定設計參數的改變是否對研究目標有較大影 響。 進行局部靈敏度分析，可以較容易地知道那些參數對性能影響較大，從而縮小研究范圍。 （ 2） 全局靈敏度分析（ Global Sensitivity） 使用這種方法可以選擇一個或多個模型參數在一定范圍內變化進行靈敏度分析，并以圖形的方式顯示研究目標隨著設計參數的變化情況。 進行全局靈敏度分析，可以確定參數對模型某一性能的整體影響，尤其對于參數在變化過程中可能引起性能發(fā)生突變時，該方法就顯得尤為重要了。 一個模型的參數有很多，如果每一個參數都進行全局靈敏度分析，必然導致計算增加；另一方面， 眾多的模型參數對模型的影響程度不一樣，對于那些對模型性能影響程度小的參數，完全沒有必要進行全局靈敏度分析。因此，如果將全局靈敏度分析和局部靈敏度分析結合起來，就取得事半功倍的效果。 通過上述分析可以得出靈敏度分析的一般思路： （ 1）進行局部靈敏度分析，確定主要參數對模型性能的影響程度。 （ 2）對于那些對模型性能影響大的參數，進行全局靈敏度分析。 2．局部靈敏度分析 步驟一：定義設計參數 a. 在菜單欄選擇“分析 Design Control Design Params”，系統(tǒng)彈出 Design Parameter 對話框，如圖 所示。 b. 單擊 Create ...按鈕新建一個設計參數，系統(tǒng)彈出設計參數對話框，如圖 所示。 c. 在圖 所示的設計參數定義對話框中，確定 Type 設置為 Pro/ENGINEER? ，然后單擊右側的 Select? 按鈕，系統(tǒng)提示選擇一個尺寸。 d. 選擇參數中的周刃前角 ZGAM，點擊 Accept. e. 系統(tǒng)返回設計參數定義對話框。 23 圖 參數設置圖 Fig Design Parameter Fig Design Parameter Definition 重復上述步驟，創(chuàng)建芯厚 1，芯厚 2，周前角，一次后角和二次后角這些參數。單擊 DONE 按鈕，完成設計參數定義。 步驟二：建立、運行靈敏度分析任務 ，系統(tǒng)彈出 Analyse and Design Studies 對話框。 b. 在 Analyse and Design Studies 對話框中選擇 FileNew Design Study? c. 系統(tǒng)彈出設計 分析定義對話框，如圖 所示。 圖 分析定義圖 結果定義對話框 Fig Definition of analyse Fig Result W