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在加工多种内外几何特征表面时,拉削是常用的加工方法。拉削可获得高的生产率和表面质量。拉削的主要缺陷是在加工过程中,除切削速度外其它参数都不能改变,这是因为除了切削速度,所有切削参数在拉刀制造完成后都已确定好,因此刀具设计对拉削加工中是最重要的。
采用普通圆孔拉刀拉削时切削力周期性变化,易引起强烈振动,拉削细长孔时还存在强度不足的缺点,冷却润滑效果也差,限制了圆孔拉刀的刀具寿命和工件加工质量的提高。利用螺旋齿圆孔拉刀,可使工件一次拉削成形,拉削过程平稳、顺利,加工后孔径尺寸稳定,表面粗糙度值低,加工效率是铰孔的4~5倍。
针对齿轮零件内孔的加工要求,设计出螺旋齿圆孔拉刀,进行刀具参数的分析,并用UG4.0NX对此拉刀进行三维CAD造型,为拉刀参数化设计打下基础。
目前,主要依据强度作为拉刀设计准则之一,但强度设计准则只能保证拉刀刀杆截面平均应力不超过许用应力,然而拉削力集中作用在刀齿刃部,刀齿在拉削过程中会发生局部变形,若局部变形量过大,工件加工精度就无法得到保证,甚至发生刀齿局部断裂,也就是说,拉刀刚度或刀齿的刚度也要满足设计和制造要求,这是拉刀设计中的关键问题。
随着计算机技术的迅速发展,有限元法己成为研究和仿真切削过程的重要手段和工具。因此,本课题在研究金属切削理论和弹性有限元理论的基础上,采用有限元方法从刚度、强度和应力观点对刀具进行分析计算,可以为改进拉刀受力情况、合理设计拉刀结构以及对拉刀进行失效分析提供理论依据和分析手段。
本课题得到国家科技支撑计划重点项目-高速高效刀具切削性能评价与设计技术(2008BAF32B01)的资助。