【文章內(nèi)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(shí)，切削厚度相同，有較大的平均切削厚度。銑淬硬剛時(shí)應(yīng)采用這種方式。 ② 不對稱逆銑 為端銑的另一種方式。切入時(shí)厚度最小，切出時(shí)最大。銑削碳鋼和合金鋼時(shí)，可減小切入沖擊，提高使用壽命。 ③ 不對稱順銑 切入時(shí)厚度較大，切出時(shí)厚度較小。實(shí)踐證明不對稱順銑用于加工不銹鋼和耐熱金屬時(shí)，可是切削速度提高 40%～ 60%，并可減少硬質(zhì)合金的熱烈磨損。 13 高精度刀具的設(shè)計(jì)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。下面以二齒平頭立銑刀為例，介紹它的設(shè)計(jì)參數(shù) 。 1. 刀體設(shè)計(jì) 刀體設(shè)計(jì)參數(shù)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(shù) 序號(hào) 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(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)參數(shù)見表 ，草繪截面如圖 。 表 溝槽 1設(shè)計(jì)參數(shù) Table The Parameter Of Flute One 3．螺旋溝槽 2及周刃后角設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)參數(shù)見表 ，草繪截面如圖 。 表 溝槽 2設(shè)計(jì)參數(shù) The Parameter Of Flute Two 參數(shù) 序號(hào) 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(shù) 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(shè)計(jì)參數(shù)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(shù)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(shù)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(yùn)行 Pro/ ，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 ： 。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(jìn)入草繪界面。 “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 。然后點(diǎn)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(diǎn)擊 ，輸入第二個(gè)截面的旋轉(zhuǎn)角度為 3 Cutter 度，以下相同。共創(chuàng)建 40個(gè)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(shù)化 圖 1 Cutting One 圖 剪切 2 Cutting Two 17 （ 1）設(shè)置參數(shù)： 單擊“工具 參數(shù)”，按照前面的設(shè)計(jì)參數(shù)填寫此表，填寫完畢，單擊確定， 完成參數(shù)的設(shè)置。 （ 2）設(shè)置關(guān)系： 選擇“工具 關(guān)系”輸入刀體切換尺寸以后表示的字母與表示設(shè)計(jì)參數(shù)的字母一一對應(yīng)的關(guān)系，單擊確定。關(guān)系如圖 。 圖 關(guān)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(biāo) 彈出如圖 所示對話框：在左側(cè)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(shè)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(biāo)中鍵返回 Materials對話框，單擊 Close 按鈕關(guān)閉對話框。 ： 由于刀體在加工過程中被夾具固定，所以將 6 個(gè)自由度完全固定。 （ 1）單擊工具欄中施加面約束的 按鈕 ，出現(xiàn)約束對話框，接受默認(rèn) 的名稱 constraints1 如圖 所示， 點(diǎn)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(biāo)中鍵返回約束對話框， 要對刀柄完全約束 ,因此接受默認(rèn)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(rèn)名稱 Load1，在 reference下選擇 point(s)，選擇刀刃頂點(diǎn) 。 20 （ 2）單擊鼠標(biāo)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(wǎng)格劃分： （ 1） 改變 AutoGEM參數(shù)設(shè)置： 點(diǎn)選“自動(dòng)幾何 設(shè)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(shè)置的修改。 （ 2）點(diǎn)選“自動(dòng)幾何 創(chuàng)建”，打開網(wǎng)格劃分對話框，點(diǎn)擊 create，開始網(wǎng)格的劃分，會(huì)出現(xiàn)一個(gè) information對話框，單擊確定，然后開始劃分網(wǎng)格，最終網(wǎng)格劃分結(jié)果如圖 。 圖 劃分網(wǎng)格結(jié)果對話框 圖 靜態(tài)分析任務(wù)定義對話框 Fig . AutoGEM Summary Fig . Static state analyse 2. 建立、運(yùn)行靜態(tài)分析任務(wù)： （ 1） 在 MEC STRUCT菜單中選擇圖標(biāo) ，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(wù)定義對話框。 （ 2） 在 Method中選擇 Singlepass Adaptive，建立新的靜態(tài)分析任務(wù)Analysis1，如圖 。 （ 3） 單擊 ok按鈕完成經(jīng)態(tài)分析任務(wù)的定義。 （ 4） 單擊圖標(biāo) ，開始分析計(jì)算。 21 3. 顯示靜態(tài)計(jì)算結(jié)果： （ 1） 選擇圖標(biāo) ，系統(tǒng)彈出結(jié)果后處理主界面。 （ 2） 單擊上方工具欄中的 圖標(biāo)，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(rèn)的顯示應(yīng)力（ von Mises）的結(jié)果窗口 Window1， 在 Display Option 選項(xiàng)中勾選 Continous Tone。 圖 結(jié)果定義 （ 3）單擊 ok 按鈕完成應(yīng)力結(jié)果窗口定義。 Fig Result Window Definition （ 4）單擊上方工具欄的圖標(biāo) ，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(rèn)的顯示變形（ Displacement）的結(jié)果窗口Window2，在 Display Option 選項(xiàng)中勾選 Continous Tone。 （ 5）單擊 ok 按鈕完成變形結(jié)果窗口的定義。 （ 6）顯示應(yīng)力圖如圖 所示。 從圖 中可以看出，最大應(yīng)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(yīng)力 圖 變形 22 靈敏度分析 （ 1）局部靈敏度分析（ Local Sensitivity） 可以對設(shè)計(jì)參數(shù)在偏離名義值較小時(shí)進(jìn)行局部靈敏度分析，并且可視化顯示特定設(shè)計(jì)參數(shù)的改變是否對研究目標(biāo)有較大影 響。 進(jìn)行局部靈敏度分析，可以較容易地知道那些參數(shù)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(gè)或多個(gè)模型參數(shù)在一定范圍內(nèi)變化進(jìn)行靈敏度分析，并以圖形的方式顯示研究目標(biāo)隨著設(shè)計(jì)參數(shù)的變化情況。 進(jìn)行全局靈敏度分析，可以確定參數(shù)對模型某一性能的整體影響，尤其對于參數(shù)在變化過程中可能引起性能發(fā)生突變時(shí)，該方法就顯得尤為重要了。 一個(gè)模型的參數(shù)有很多，如果每一個(gè)參數(shù)都進(jìn)行全局靈敏度分析，必然導(dǎo)致計(jì)算增加；另一方面， 眾多的模型參數(shù)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(shù)，完全沒有必要進(jìn)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(jié)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(jìn)行局部靈敏度分析，確定主要參數(shù)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(shù)，進(jìn)行全局靈敏度分析。 2．局部靈敏度分析 步驟一：定義設(shè)計(jì)參數(shù) 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(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)，系統(tǒng)彈出設(shè)計(jì)參數(shù)對話框，如圖 所示。 c. 在圖 所示的設(shè)計(jì)參數(shù)定義對話框中，確定 Type 設(shè)置為 Pro/ENGINEER? ，然后單擊右側(cè)的 Select? 按鈕，系統(tǒng)提示選擇一個(gè)尺寸。 d. 選擇參數(shù)中的周刃前角 ZGAM，點(diǎn)擊 Accept. e. 系統(tǒng)返回設(shè)計(jì)參數(shù)定義對話框。 23 圖 參數(shù)設(shè)置圖 Fig Design Parameter Fig Design Parameter Definition 重復(fù)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(shù)。單擊 DONE 按鈕，完成設(shè)計(jì)參數(shù)定義。 步驟二：建立、運(yùn)行靈敏度分析任務(wù) ，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(shè)計(jì) 分析定義對話框，如圖 所示。 圖 分析定義圖 結(jié)果定義對話框 Fig Definition of analyse Fig Result W