可转位成形盘铣刀片周向分布及其螺旋槽分层切深优化.pdf
《可转位成形盘铣刀片周向分布及其螺旋槽分层切深优化.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《可转位成形盘铣刀片周向分布及其螺旋槽分层切深优化.pdf(5页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、收稿日期:年 月可转位成形盘铣刀片周向分布及其螺旋槽分层切深优化王超强,曹利新大连理工大学机械工程学院摘要:可转位成形盘铣刀的切削刃由多个可转位刀片组成,由于铣削转子螺旋槽加工为分层切削,使按传统经验法确定的刀片周向分布及分层切深易造成实际铣削时功率严重波动情况。为了解决上述问题,以抑制刀盘铣削功率波动为优化目标,提出基于遗传算法的刀片周向分布和螺旋槽分层切削深度的优化模型。为了分析刀盘铣削时可转位刀片的切削组合,提出径向边界和周向边界判定法,并以此为基础建立刀盘切削功率的计算公式,并采用优化算法获得优化后的刀片周向分布位置和螺旋槽分层切深。通过对实际刀盘案例进行优化,验证了优化方案的可行性和
2、实用价值。关键词:可转位成形盘铣刀;刀片周向分布;分层切深;优化算法中图分类号:;文献标志码:,:,:;?引言成形法是螺杆压缩机中转子螺旋曲面的主流加工方法,而可转位成形盘铣刀是实现加工方法的先进刀具结构,其切削刃由多个直线或圆弧状的刀片组成。在确定可转位刀片的圆周位置时,设计人员多凭经验在刀片圆周方向上进行排布使其相互不干涉即可,并未给出明确的刀片周向分布方法,而不合理的周向分布会使刀盘承受的切削载荷波动剧烈,进而对刀具和机床的寿命产生不利影响,因此研究刀片圆周方向上的优化分布具有实用价值。在实际加工螺杆转子螺旋槽时,考虑到机床有效功率和加工系统的刚性,需对转子螺旋槽分层铣削,但对于每层铣削
3、深度也多凭经验确定,易使不同时刻实际切削的刀片数量相差较大,进而造成切削功率波动严重,这与不合理的刀片圆周分布带来的后果类似。目前国内外学者对这类刀具的研究主要集中在刀具廓形的优化求解 ,、刀片切削刃对刀具廓形曲线的拟合 与刀片数量的确定 ,尚未有学者针对可转位成形盘铣刀的刀片周向分布及转子螺旋槽分层切深方面提出明确的分析方法,且现有的相关研究大都针对车刀、铣刀等传统刀具 。为了解决上述问题,本文以刀盘切削螺杆转子时参与切削的刀片组合为切入点,提出径向和周向边界判定法,以判定的刀片切削组合为基础,建立了刀盘切削功率的计算公式,提出基于遗传算法的刀片周向分布和螺旋槽分层切深的优化模型。在给定螺旋
4、槽切削层数的前提下,以实际刀盘切削功率波动最小为优化目标,获得优化后的刀片周向分布位置和分层切深值。工 具 技 术?铣刀盘切削功率计算模型?可转位成形盘铣刀构成如图 所示,可转位成形盘铣刀的廓型曲线由不同形状切削刃构成。在进行三维设计前,需根据刀片去除材料体积和刀具寿命确定同种刀片的数量,并以不干涉为原则在刀片圆周方向错开分布,如图 所示。不同位置的刀片代号统称为,将刀盘右侧的刀片以 表示,左侧刀片则以 表示,表示刀片序号,部分刀片的命名见图 和图 。图 刀盘切削刃图 刀盘结构成形铣刀盘切削螺杆转子的过程就是各个可转位刀片以一定顺序切削转子螺旋槽的过程。如图 所示,刀片 切入和切出工件时,会形
5、成转角 ,图中 为铣刀回转方向,为工件进给方向。在分析刀片位置角度时,以圆周顺时针方向为刀片位置角度的递增方向,若刀片 与刀片 的位置角度之差 为正值且小于转角 ,则刀片 与刀片 会在某时刻以切削组合的方式共同铣削工件,所以刀具切除工件的过程又可概括为可转位刀片以既定次序按切削组合的方式切除材料。图 切削组合分析为了建立刀盘各瞬时的切削功率,需要对实时参与切削的刀片组合和次序进行分析。本文采用径向边界判定法和周向边界判定法,其中,径向边界判定法是为了筛选出刀盘在铣削工件的过程中所有参与切削的刀片位置,而不关注这些刀片是否同时参与切削。周向边界判定法就是在径向边界筛选出刀片的基础上,以刀片同时参
6、与切削为条件对这些刀片进行组合排列。?径向边界判定法图 为沿刀盘轴线进行投影得到的平面图,以刀盘中心 为坐标原点,建立图 所示的直角坐标系。设刀片 的切削刃端点坐标为(,),刀具最大直径 为 。当给定转子螺旋槽分层切削深度为 时,实际参与切削的刀片位置为 槡()即只要刀片切削刃的坐标点在图中 区域内,即代表该处刀片参与切削。图 径向边界分析?周向边界判定法在采用径向边界判定法确定所有参与切削的刀片位置后,就需要通过周向边界判定法确定这些刀片是以何种组合形式参与切削。如图 所示,设定投影图中 为起始角度参考线,为刀片 切削工件时转过的角度,和 为对应刀片切入和切出工件时刀盘从 开始转过的角度,则
7、(,)为刀片 切削工件时刀盘从参考线 转过的角度区间。图 周向边界分析 年第 卷 径向边界判定法筛选出的刀片所对应的刀具切削角度区间为 ()()式中,为刀片所处位置的直径;为刀盘从 所转过的角度,其余符号含义与前文一致。求出对应的刀具切削角度区间后,将这些角度区间取交集,有交集的刀片即构成切削组合,所对应的交集区间就是此组合切入和切出工件时刀具从固定参考线 转过的角度,即是周向判定法的基本原理。以直径 的刀盘为例,工件为直径 的马氏体不锈钢,刀具轴线与工件轴线的偏转角为 ,对转子螺旋槽分两层进行加工,当第一层切深为 时,按上述判定法求出的切削刀片组合如图 所示,以刀具从固定参考线 所转过的角度
8、为自变量,以刀片的切削组合为因变量进行展示。图 第一层铣削时刀片切削组合随刀具转角的变化?求解铣削力以文献 中给定的方法进行铣削力求解,有 ()式中,为工件的极限强度,其数值为 倍的布氏硬度;为工件材料的可加工性系数,按照表 确定,其中,为铣削深度,为刀盘最大直径;为刀具磨损系数,刀具轻载、中载和重载铣削时所对应的值分别为 ,;为折算铣削刀片数。推导公式可表示为 (槡())()式中,为刀体上该类刀片的数量;刀片切削刃的中点坐标为(,),所建立的直角坐标系与图中的坐标系相同。表 材料可加工系数 的选取 工件材料 不锈钢 碳合金 钛合金 设 为切削面积,由于本文可转位成形盘铣刀中刀片的位置姿态不同
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 可转位 成形 铣刀 分布 及其 螺旋 分层 优化
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。