一种整体式淬硬钢凹曲面试件高速铣削工艺实验方法及凹曲面试件技术

一种整体式淬硬钢凹曲面试件高速铣削工艺实验方法及凹曲面试件，涉及一种高速铣削工艺实验方法及试件。本发明专利技术为了解决已有工艺数据和设计方法无法满足高效加工淬硬钢模具需求的问题。本发明专利技术设计并加工出具有变曲率上表面的整体式淬硬钢凹曲面试件，采用球头铣刀沿试件取三种不同方向的刀具切削路径，进行切削整体式淬硬钢凹曲面试件上表面的实验，获取沿铣刀进给方向和铣削宽度方向上的铣刀振动振幅、加工表面残余高度数据，测试出淬硬钢凹曲面曲率变化对铣刀振动与加工表面形貌的影响，给出整体式淬硬钢凹曲面高速铣削工艺方案；试件为整体式长方体结构，由底部凸台和中间待切削区域两部分构成。本发明专利技术满足了高效加工淬硬钢模具的需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种凹曲面试件的高速铣削工艺实验方法，具体涉及一种整体式淬硬 钢凹曲面试件高速铣削工艺实验方法及凹曲面试件，属于复杂型面加工

技术介绍
大型淬硬钢模具单件生产、型面复杂，其高硬度加工表面的曲率分布多变。采用球 头铣刀切削淬硬钢模具凹曲面时，加工表面曲率变化引起的切削冲击使铣刀振动多变，刀 具与加工表面的切削接触关系处于不稳定状态，导致加工表面形貌恶化，加工精度低，铣刀 使用寿命和切削效率下降。 已有的高速铣削淬硬钢凹曲面铣刀振动及加工表面形貌测试方法有两种：（1)直 接在大型淬硬钢模具上进行铣刀振动测试，极易造成模具型面损伤，影响模具寿命；（2)采 用加工表面无曲率变化和加工表面曲率呈现单一变化的试件进行切削实验，所获得的切削 工艺，无法有效控制加工表面曲率变化引起的铣刀振动；已有的高速铣削淬硬钢模具铣刀 振动及加工表面形貌测试方法并未反映出高速球头铣刀在曲率多变情况下切削淬硬钢曲 面时铣刀的振动及加工表面形貌，高速铣削淬硬钢凹曲面型面的加工表面质量和加工效率 无法保证，无法满足高效加工大型淬硬钢模具的要求。
技术实现思路
在下文中给出了关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本 理解。应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的 关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概 念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。 鉴于此，本专利技术的一种整体式淬硬钢凹曲面试件高速铣削工艺实验方法及凹曲面 试件，以至少解决已有的工艺数据和设计方法无法满足高效加工淬硬钢模具的需求问题， 本专利技术设计出具有变曲率凹曲面的淬硬钢试件的高速铣削工艺方案的测试方法，为高效加 工淬硬钢模具工艺设计提供依据。 根据本专利技术的一个方面，提供了一种整体式淬硬钢凹曲面试件高速铣削工艺实验 方法，具体步骤为： 步骤一、设计并加工出具有不同曲率分布的淬硬钢凹曲面试件； 步骤二、设计用于测试高速铣削淬硬钢凹曲面时铣刀振动与加工表面形貌的铣刀 切削路径：分别沿平行于试件长度方向、平行于试件宽度方向、和与试件长度方向成45° 角的方向设计三种刀具切削路径； 步骤三、采用三把直径相同的球头铣刀，沿步骤二中所设计的三种刀具切削路径， 进行切削整体式淬硬钢凹曲面试件上表面的实验，获取加工表面不同曲率分布条件下的铣 刀振动与加工表面形貌数据； 步骤四、利用沿铣刀进给方向和铣削宽度方向上的铣刀振动振幅、加工表面残余 高度数据，测试出淬硬钢凹曲面曲率变化对高速铣刀振动与加工表面形貌的影响，依据振 动振幅最大值和平均值，以及沿铣刀进给与铣削宽度两个方向上的加工表面形貌残余高度 最大值和两个方向上的加工表面形貌残余高度差值，确定高速铣削淬硬钢凹曲面的工艺方 案。 对方案进一步设计：所述步骤一中，淬硬钢凹曲面试件材料采用Crl2MoV，整体硬 度为HRC55~60,其上表面沿试件长度方向分布有曲率半径分别为1140mm、66mm、1112mm的 三种凸曲率，和曲率半径分别为66mm、1112mm的两种凹曲率；沿试件宽度方向分布有曲率 半径为200mm的凹曲率。 对方案进一步设计：所述步骤一中，整体式淬硬钢凹曲面试件中间待切削区域正 弦型轨迹线特征：沿长度方向，由试件左侧端部开始，正弦型轨迹线依次为长度18mm、曲 率半径1112mm的凸圆弧线，长度20mm、曲率半径66mm的凸圆弧线，长度23mm、曲率半径 1140mm的凸圆弧线，长度19mm、曲率半径66mm的凹圆弧线，长度21mm、曲率半径1112mm的 凹圆弧线；各段曲面结合处为光滑过渡连接。 对方案进一步设计：所述步骤二中，每种刀具切削路径各有三条间距相等的平行 刀路，即在相同的凹曲面加工区域获取九条不同的加工表面曲率分布方案。 对方案进一步设计：所述步骤二中，沿每条刀具切削路径平均各取5个测点测试 铣刀振动情况，分别编号为1、2、3、4、5 ; 平行于试件宽度方向各测点之间距离为9. 6mm，其中，刀具切削路径1中的测点编 号设定为1-1、1_2…1-5,刀具切削路径2中的测点编号为2-1、2-2···2-5,刀具切削路径3 中的测点编号为3-1、3-2··· 3-5 ; 与试件长度方向成45°角方向各测点之间距离13. 78mm，其中，刀具切削路径4中 的测点编号为4-1、4-2··· 4-5,刀具切削路径5中的测点编号为5-1、5-2··· 5-5,刀具切削路 径6中的测点编号为6-1、6-2··· 6-5 ; 平行于试件长度方向各测点之间距离为10mm，其中，刀具切削路径7中的测点编 号为7-1、7-2~7-5，刀具切削路径8中的测点编号为8-1、8-2~8-5，刀具切削路径9中的 测点编号为9-1、9-2···9-5。 对方案进一步设计：所述步骤三中，三把球头铣刀为直径20mm的两齿涂层硬质合 金可转位球头铣刀，加工条件为：转速8000rpm、每齿进给量0. 25mm、铣削宽度0. 3mm、铣削 深度〇· 2謹。 根据本专利技术的一个方面，提供了一种整体式淬硬钢凹曲面试件，解决直接在大型 淬硬钢模具上进行铣刀振动测试，极易造成模具型面损伤，影响模具寿命的问题。 整体式淬硬钢凹曲面试件，该试件为整体式长方体结构，轮廓尺寸为 IOOmmX 73mmX 50mm ;由用于将试件安装到机床工作台上的底部凸台和中间待切削区域两 部分构成；整体式淬硬钢凹曲面试件中间待切削区域轮廓尺寸及结构特征：试件中间部分 为球头铣刀的高速铣削加工区域，轮廓尺寸100mmX48mmX45mm ;其顶部沿宽度方向为曲 率半径200mm的凹曲面；沿长度方向，为曲率半径连续变化的正弦型轨迹线。 对方案进一步设计：整体式淬硬钢凹曲面试件底部凸台结构尺寸特征：底部沿宽 度方向在两侧各带有一个尺寸为IOOmmX 12. 5mmX5mm的凸台，每个凸台上沿长度方向分 布有两个宽度各为12. 5mmX IOmmX5mm的U形槽，两槽中心沿试件长度方向上的间距为 75mm〇 对方案进一步设计：整体式淬硬钢凹曲面试件中间待切削区域正弦型轨迹线特 征：沿长度方向，由试件左侧端部开始，正弦型轨迹线依次为长度18mm、曲率半径1112mm的 凸圆弧线，长度20mm、曲率半径66mm的凸圆弧线，长度23mm、曲率半径1140mm的凸圆弧线， 长度19mm、曲率半径66mm的凹圆弧线，长度21mm、曲率半径1112mm的凹圆弧线；各段曲面 结合处为光滑过渡连接。 对方案进一步设计：该试件选用的材料及硬度特征为：试件材料采用Crl2M〇V锻 件；淬火后硬度为HRC55~60。 本专利技术所达到的效果为：本专利技术提供了一种具有变曲率凹曲面的淬硬钢试件，和 三种用于获得不同加工表面曲率特征的刀具切削路径，以及一种高速球头铣刀切削淬硬钢 凹曲面铣刀振动及加工表面形貌的测试方法。通过沿不同切削路径铣削淬硬钢凹曲面的实 验，获得了不同曲率变化条件下铣刀的振动及加工表面形貌数据，确定出高速铣削淬硬钢 凹曲面的工艺方案，为高速铣削大型淬硬钢凹曲面的工艺设计提供了依据。该方法适用于 大型淬硬钢模具高速铣削工艺设计和铣刀性能及工艺效果测试，以满足大型淬硬钢模具高 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种整体式淬硬钢凹曲面试件高速铣削工艺实验方法，其特征在于：具体步骤为：步骤一、设计并加工出具有不同曲率分布的淬硬钢凹曲面试件；步骤二、设计用于测试高速铣削淬硬钢凹曲面时铣刀振动与加工表面形貌的铣刀切削路径：分别沿平行于试件长度方向、平行于试件宽度方向、和与试件长度方向成45°角的方向设计三种刀具切削路径；步骤三、采用三把直径相同的球头铣刀，沿步骤二中所设计的三种刀具切削路径，进行切削整体式淬硬钢凹曲面试件上表面的实验，获取加工表面不同曲率分布条件下的铣刀振动与加工表面形貌数据；步骤四、利用沿铣刀进给方向和铣削宽度方向上的铣刀振动振幅、加工表面残余高度数据，测试出淬硬钢凹曲面曲率变化对高速铣刀振动与加工表面形貌的影响，依据振动振幅最大值和平均值，以及沿铣刀进给与铣削宽度两个方向上的加工表面形貌残余高度最大值和两个方向上的加工表面形貌残余高度差值，确定高速铣削淬硬钢凹曲面的工艺方案。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姜彬，张帅，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23