師平 白亞瓊

(西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710089)

球頭銑刀齒數(shù)對車銑表面微觀幾何形貌的影響分析

師平 白亞瓊

(西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710089)

本文建立球頭銑刀正交車銑加工件表面微觀幾何形貌的數(shù)學(xué)模型，研究不同的刀具齒數(shù)對加工表面微觀幾何形貌的影響，為在車銑加工中其他的切削用量參數(shù)加工的表面微觀幾何形貌提供一定的參考評價(jià)機(jī)制。

車銑；刀具齒數(shù)；表面微觀幾何形貌

車銑復(fù)合加工[1～5]是在20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的一種先進(jìn)切削加工技術(shù),用車銑代替車削、銑削可以更有效地利用現(xiàn)有刀具材料來加工各種工件,以及實(shí)現(xiàn)對各類回轉(zhuǎn)體及薄壁類零件的加工。車銑復(fù)合加工不僅可以解決單獨(dú)用車或銑難以完成的加工難題，而且可以在工件一次裝卡完成幾乎全部工序，其應(yīng)用前景廣闊。由于車銑復(fù)合加工時(shí)采用銑刀進(jìn)行斷續(xù)切削，因此銑刀刀刃所產(chǎn)生的刀痕，即表面微觀幾何形貌，將直接影響著其表面加工質(zhì)量，進(jìn)而影響零件的耐磨性、耐腐蝕性、密封性等，而且對零件裝配后設(shè)備的整體工作性能、使用壽命、振動(dòng)和噪聲等也產(chǎn)生影響。因此，研究車銑復(fù)合加工表面的微觀幾何形貌形成機(jī)理具有重要意義。

1 球頭銑刀車銑復(fù)合加工數(shù)學(xué)模型

圖1 球頭銑刀車銑外圓柱工件的計(jì)算模型

2 實(shí)驗(yàn)與仿真結(jié)果對比分析

圖2a、b分別為兩齒R4球頭銑刀在正交車銑的偏心1mm加工參數(shù)下的表面微觀花紋對比圖，圖中1為凸起的山峰，2為凹的山谷。可以看出，實(shí)際觀察與仿真結(jié)果基本一致。由于是圓柱表面，顯微鏡只能清楚觀察局部，故圖2a右側(cè)觀察形貌模糊。

圖2 偏心1mm兩齒R4球頭銑刀表面微觀花紋

3 球頭銑刀刀具齒數(shù)不同對表面微觀幾何形貌仿真的影響分析

本文中涉及到表面微觀幾何形貌仿真采取工件直徑φ6.0mm，刀具直徑取φ4mm，未指定銑削方式為順銑加工。球頭銑刀在無偏心加工條件下刀具齒數(shù)為3和6車銑外圓柱表面微觀幾何形貌的切削參數(shù)如下:軸向進(jìn)給量6.0mm，刀具轉(zhuǎn)速800r/ min，工件轉(zhuǎn)速30r/min，加工深度0.5mm，螺旋角30o。圖3(a)～（d）為在球頭銑刀刀具齒數(shù)3和6下仿真的三維表面微觀幾何形貌局部放大圖。

圖3 不同刀具齒數(shù)的表面微觀幾何形貌局部放大圖

從圖3(a)（b）中可以看出，在無偏心的加工方式下刀具齒數(shù)3和6出現(xiàn)了近似為排列整齊的一層一層連綿不斷的山脈。隨著刀具齒數(shù)的增加，在圖中的山峰1越來越小。

圖4 不同刀具齒數(shù)的表面微觀幾何形貌彩色展開圖

球頭銑刀在偏心1mm加工條件下刀具齒數(shù)為3和6車銑外圓柱表面微觀幾何形貌的切削參數(shù)如下:軸向進(jìn)給量12.0mm，刀具轉(zhuǎn)速500r/min，工件轉(zhuǎn)速40r/min，加工深度0.5mm，螺旋角30o。圖4(a)（b）為在球頭銑刀刀具齒數(shù)3和6下的不同的表面微觀幾何形貌彩色展開圖。

從圖4(a)（b）中可以看出，在偏心1mm時(shí)，刀具齒數(shù)不同，所形成的幾何形貌差異較大。刀齒數(shù)為3和6（倍數(shù)關(guān)系）時(shí)，其刀痕形狀相似，并且刀齒數(shù)多所形成的軌跡坑小，且較密。

4 結(jié)論

本文利用建立球頭銑刀正交車銑加工件表面微觀幾何形貌的數(shù)學(xué)模型，得到刀具齒數(shù)不同對車銑表面微觀幾何形貌的影響，給出了在偏心與無偏心下幾何形貌的不同，為在車銑加工中其他的切削用量參數(shù)加工的表面微觀幾何形貌提供一定的參考評價(jià)機(jī)制。

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TG502.1

A

1003-5168(2014)03-0122-02

師平（1982—），男，陜西三原人，碩士，助教，研究方向：先進(jìn)制造技術(shù)。