[發明專利]一種測試多刃微齒銑刀分屑槽切削性能的實驗方法

有效

• 申請號: 201810576907.0
• 申請日: 2018-05-29
• 公開（公告）號: CN108673242B
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 牛斌;張其存;馬國銳
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B23Q17/09
• 分類號: B23Q17/09
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

本發明屬于機械加工中的切削技術領域，涉及一種測試多刃微齒銑刀分屑槽切削性能的實驗方法。該實驗方法首先在保證多刃微齒銑刀切削刃長度的前提下，改變分屑槽螺旋角大小和截面形狀進行切削性能對比實驗。主要對比多刃微齒銑刀側銑工件的銑削力曲線、上下表面的毛刺和表面粗糙度。本實驗方法根據分屑槽螺旋角大小和分屑槽條數之間一一對應的關系確定了具體的分屑槽條數和螺旋角度，實現了在沒有改變多刃微齒銑刀其它幾何參數的條件下，只改變分屑槽的單一幾何參數來測試其對多刃微齒銑刀切削性能的影響。該實驗方法通過優化多刃微齒銑刀的幾何結構提高了多刃微齒銑刀的切削性能，使得實驗結果更加準確、更有說服力。

技術領域

本發明屬于機械加工中的切削技術領域，涉及一種測試多刃微齒銑刀分屑槽切削性能的實驗方法。

背景技術

碳纖維增強樹脂基復合材料的比強度高、比模量高且材料的性能可以進行參數化設計，是非常典型的輕質高強材料，已經在航空航天、交通運輸、體育用品和醫療器械等領域得到廣泛應用。雖然復合材料可以整體成形，但是為了裝配連接過程中，滿足碳纖維復合材料零部件的尺寸精度、形狀精度和表面質量等要求，還需銑削等機械加工工藝進行后續加工。銑削加工是去除多余材料獲得尺寸精度高、表面質量好的加工工件常用的加工方法，并且加工軌跡靈活可以滿足各種復雜零部件的加工需求。

銑刀的刀具結構是決定加工質量至關重要的因素。在碳纖維復合材料的銑削加工中，為保證加工質量和加工效率通常采用多刃微齒銑刀。多刃微齒銑刀的特點是切削刃條數多，單個切削刃的長度短。多刃微齒銑刀是在螺旋刃上添加了若干條反向螺旋的分屑槽，分屑槽將銑刀連續的切削刃離散為微刃。分屑槽還可以產生抵抗切削刃產生軸向力的力，從而可以減小軸向切削力，減小工件的分層缺陷，而且分屑槽的存在提高了銑刀散熱和排屑能力。由此可見，分屑槽對多刃微齒銑刀的切削性能起著關鍵性的作用。

在銑刀結構設計和切削性能方面的相關發明和研究主要有：中國發明專利CN102049559A公開了一種適合加工鋁合金或鈦合金材料的數控銑削刀具快速優選方法。從刀具磨損、切削力、切削材料表面粗糙度及刀具成本四個方面考慮銑刀的切削性能，最后按刀具性價比來選擇銑刀。其中未涉及銑刀幾何結構參數對切削性能的影響和銑刀的結構優化。中國發明專利CN106270700A公開了一種用于碳纖維復合材料高速銑切的多刃微齒銑刀，提高了單微齒的強度，改善了成屑連續性，實現了大切削用量下高速平穩地銑削加工，可滿足不同纖維級別、不同厚度、多種鋪層方式碳纖維復材制件的高質、高效加工需求。

本發明研究分屑槽螺旋角度和截面形狀對切削性能的影響規律，通過對銑刀幾何結構的改善來提高銑削碳纖維復合材料的加工質量，從而可以提高零部件的承載能力和疲勞壽命。

發明內容

針對上述問題，本發明為研究多刃微齒銑刀分屑槽對加工碳纖維復合材料切削力、毛刺和表面粗糙度的影響，發明一種測試多刃微齒銑刀分屑槽切削性能的實驗方法。本發明是在保證切削刃長度和螺旋角等幾何參數不變的情況下，分別改變分屑槽螺旋角大小和截面形狀進行切削性能研究。多刃微齒銑刀的分屑槽和其螺旋角大小具有一一對應的關系，本發明通過計算選擇了四個螺旋角度及與其對應的分屑槽條數；設計和對比研究了近直角形和圓弧形兩種分屑槽截面形狀。然后在相同的加工參數下銑削復合材料多向板，利用測力儀測量切削力的大小和波形曲線；利用超景深顯微鏡觀察加工工件上下表面的毛刺情況；利用粗糙度儀測量加工表面的粗糙度。

本發明的技術方案：