球头铣刀螺旋铣孔材料去除及孔形成过程分析

doi:10.12068/j.issn.1005-3026.2020.11.013

东北大学学报:自然科学版 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (11): 1602-1608.DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.11.013

球头铣刀螺旋铣孔材料去除及孔形成过程分析

王海艳，陶克新，金天

(东北大学秦皇岛分校控制工程学院，河北秦皇岛066004)

收稿日期:2020-05-07 修回日期:2020-05-07 出版日期:2020-11-15 发布日期:2020-11-16
通讯作者: 王海艳
作者简介:王海艳(1973-)，女，河北秦皇岛人，东北大学副教授，博士.
基金资助:
河北省自然科学基金资助项目(2020501014)；国家自然科学基金资助项目(51705070).

Analysis of Material Removal and Hole Formation Process in Ball Helical Milling Process

WANG Hai-yan， TAO Ke-xin， JIN Tian

School of Control Engineering， Northeastern University at Qinhuangdao， Qinhuangdao 066004， China.

Received:2020-05-07 Revised:2020-05-07 Online:2020-11-15 Published:2020-11-16
Contact: WANG Hai-yan
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摘要/Abstract

摘要： 根据螺旋铣孔加工机理，考虑钛合金难加工特性及球头铣刀头部的几何特征，分析球头铣刀完成钛合金螺旋铣孔加工过程中不同特征时刻刀具和工件的形态及相对位置关系，选取四个典型时刻研究球头铣刀螺旋铣孔过程中的孔壁形成机理.对去除的未变形切削材料的截面特征和横截面面积进行讨论，通过典型时刻分析球头铣刀螺旋铣孔过程中的材料去除行为，在数控机床上开展钛合金螺旋铣孔试验，并测量切削力，分析刀具磨损和螺旋铣孔质量.结果显示球头铣刀在钛合金螺旋铣孔加工过程中材料去除均匀平稳，与仿真过程基本一致，同时切削力逐步增加或减小，刀具磨损小，孔质量较高.

关键词: 螺旋铣孔, 球头铣刀, 运动学分析, 材料去除机理, 切削力

Abstract: According to the cutting mechanism of helical milling technology， considering the machining characteristics of titanium alloy and geometric features of ball milling cutters， the shape and relative positional relationship between the tool and the workpiece at different characteristic moments were discussed， and four typical moments were selected to study the hole wall formation mechanism. The section characteristics and cross section area of the removed undeformed cutting materials were discussed， and the material removal behavior was analyzed through typical moments in the ball helical milling process. The experiments in ball helical milling of titanium alloy were carried out， the cutting forces were measured， and the tool wear and hole making quality were studied. The results showed that the materials removal process in ball helical milling is uniform and stable basically consistent with the simulation process， and the cutting forces increase or decrease gradually with slight tool wear and high hole-making quality.

Key words: helical milling, ball-end milling cutter, kinematic analysis, material removal mechanism, cutting force

中图分类号:

TG501.1

王海艳，陶克新，金天. 球头铣刀螺旋铣孔材料去除及孔形成过程分析[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(11): 1602-1608.

WANG Hai-yan， TAO Ke-xin， JIN Tian. Analysis of Material Removal and Hole Formation Process in Ball Helical Milling Process[J]. Journal of Northeastern University Natural Science, 2020, 41(11): 1602-1608.

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