双螺杆泵螺杆成形铣刀结构设计.pdf

重型机械
2014No.4
设计计算
双螺杄泵螺杄成形铣刀结构设计
王建,董黎敏,杨妙妙,史津平,郭津津
天津理工大学复杂系统控制理论及应用重点实验室,天津市300384)
摘要:介绍了双螺杄泵螺杄成形铣刀的结构原理,通过已知的铣刀轴截面廓形,提出了基于
Matlab和Pro/E软件的可转位成形銑刀设计方法,利用 Matlab软件对铣刀廓形进行廓形拟合,计算刀
片槽位置坐标,利用Pro/E软件建立可转位成形铣刀的三维模型,以简化建模过程,提高建模效率
并成功应用于双螺杄泵螺杄成形铣刀的设计。
关键词:螺; Matab;Pro/E;成形铣刀
中图分类号:TH327;TC714文献标识码:A文章编号:1001-196X(2014)04-0056-05
Structural design of formed milling cutter of twin-screw pump's screw
WANG Jian, DONG Li-min, YANG Miao-miao, SHI Jin-ping, GUO Jin-jin
Tianjin Key Iaboratory for Control Theory &Applications in Complicated Systems, Tianjin Universit
of Technology, Tianjin 300384, China
Abstract This article introduces the principle of structural of formed milling cutter of twin-screw pumps
screw. The design method of indexable milling cutter is proposed based on Matlab and Pro/E software by known
axis section outline of the milling cutter. The profile of the cutter is fit with Matlab software, and the position
coordinate of the cutter blade is calculated. In order to simplify process and improve efficiency, three-dimen
sional model of indexable milling cutter is established with PRO/E software, and the model has been successful
ly applied to designing formed milling cutter of twin-screw pump's screw
Keywords: screw; Matlab; Pro/E; formed milling cutter
0前言
数,容屑槽的合理确定有利于切屑的冷却和排
出,本文提出了一种可转位成形铣刀的结构
可转位成形铣刀主要是由刀体、刀片、定位设计方法,用以设计双螺杅泵螺杄成形铣刀。
元件及夹紧元件组成,各个零件缺一不可,各自
发挥着不同的作用。刀体参数、刀片槽设计以及1可转位成形铣刀结构设计原理
容屑槽的确定都是可转位成形铣刀设计的重要组
1刀片的定位方式
成部分。其中,刀体和刀片槽的设计尤为关键,
可转位成形铣刀刀片的定位是由刀片在刀体
刀体参数影响刀体的强度,刀片槽的尺寸和角度上的位置确定的,常用的定位方式主要有三点定
影响刀片的装配,进而影响刀片的切削角度和参位、面定位和点面定位,三种定位方式各有优缺
点。面定位的定位接触面积最大,载荷分布也比
较分散,定位精度能够保持较长的时间,但其缺
收稿日期:201404-05;修订日期:2014-05-07
基金项目:天津市科技计划项目(11 CKFGXO3700)
点也很明显,刀片与刀片槽在制造中产生的误差
作者简介:王建(1988-),男,天津理工大学硕土研究生,研对刀片定位精度影响较大。该双螺杆泵螺杄成形
究方向:机械设计及理论等。
铣刀主要用于粗加工,对定位精度要求不高,因
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重型机械
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此选择面定位方式,刀片形状选择正方形和菱
2可转位成形铣刀刀体及刀槽的结
形,定位方式如图1所示。
构设计
2.1刀体设计
可转位成形铣刀的刀体设计在整个刀具设计
中至关重要,根据己知的铣刀轴截面廓形(图
(a)正方形刀片定位方式
(b)菱形刀片定位方式
4),将廓形数据点导人三维建模软件Pro/E,用
样条曲线将数据点依次连接,为了以后镶嵌硬质
图1刀片定位方式
ig. I Location mode of cutter blade
合金刀片,需要让出部分切削空间,此处样条曲
线缩进0.8mm,最后沿中心线进行旋转,完成
1.2刀片的夹紧形式
铣刀刀体的设计。后续还要在刀体上加工刀片
槽、键槽、中心孔、容削槽及螺钉孔,其位置精
刀片的夹紧形式受很多因素的影响,如刀片形
度及公差都会影响到所加工螺杄的精度。
状、刀具尺寸等,在夹紧刀片时须满足以下要求
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1)刀片在定位时必须符合切削力的定位夹
紧原理;
(2)刀片的定位必须满足三点定位原理;
(3)切削力和装夹力的合力在定位基面上产
生的摩擦力大于切削振动等外力引起的使刀片脱
离定位基面的交变力。
刀片的夹紧形式包括圆柱孔夹紧、顶面夹
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紧、圆柱孔和顶面同时夹紧以及沉孔夹紧等。沉
Z/mm
孔夹紧方式结构比较简单并且能保证切屑的通畅
图4铣刀廓形
排出,本文采用沉孔夹紧方式,如图2所示。
Fig 4 Milling cutter profile
刀片槽设计
刀片槽设计是整个可转位成形铣刀设计的关
键,在进行刀片槽设计之前,需要先对铣刀廓形
图2刀片夹紧形式
进行廓形拟合,由于刃倾角λ,的存在不能直接按
Fig. 2 Clamping mode of cutter blade
照刀片的实际长度来拟合侁刀廓形,而是以刀片
的刀刃投影到基面后的拟合长度作为刀刃长度
1.3可转位成形铣刀求解流程(图3
=
式中,L1为刀片实际长度。
开始
铣廓形拟合过程:首先确定中间刀片的位
输入工什及刀具
Matlab刀片槽
置,两側拟合刀片以中间刀片作为基准,以一定
相关参数
位置坐标计算
的重叠量及拟合刀片长度逐次排开来,根据拟合
铣轴截面廓
刀片长度和重叠量截铣刀理论廓形,设刀刃与所
形求解
Pro/E刀体挖槽
截廓形弧之间的最大距离为d,如果d在要求的
Pro/E刀体
Pro/E铣刀装配
误差之内,则所选刀片符合要求,否则,用等长
的圆弧型刀片拟合相应的廓形。刀片选型参考中
Matlab铣刀
廓形拟合
结束
国哈量集团提供的精密刀柄可转位刀具
图3流程图
(2013)2,正方形刀片型号为SNC55,如图5
Fig 3 Flo