变半径球面螺旋轨道是弧面凸轮行星机构的关键部件,其整体呈螺旋状,曲率半径随着轨道面螺旋上升而变化,部分截面为U形弧,这些结构特点给加工造成了极大的困难,在加工过程中极易出现干涉并导致欠切。文中对其加工过程进行分析研究,使用一种控制线驱动的刀轴矢量控制方法,安排加工工艺保证了加工精度并提高了加工安全性。实验验证表明,该方法可有效解决加工干涉问题,避免了在加工时由于干涉造成的欠切。

以独具中国文化特色的古建筑六角亭为加工对象,模型内部镂空、形状不规则、刚性差。根据模型特点,指出了其加工难点,制定了模型分层加工工艺方案,解决了倒扣加工、深型腔加工和薄壁加工等问题;针对模型刚性差、翻面加工无法夹持的问题,提出设计专用夹具和预留工艺圆柱的方案。用Hyper Mill软件对模型进行刀位轨迹设计,完成五轴编程,使用DMU 65mono BLOCK五轴加工中心完成产品加工。

利用单因素试验方法,采用镶齿硬质合金涂层方肩铣刀进行钛合金高速铣削试验,研究每齿进给量、铣削宽度、铣削深度、铣削速度对于铣削力的影响。通过对铣削力进行分析,建立方肩铣刀高速铣削的铣削力模型,并采用MATLAB遗传算法以进给方向铣削力Fy最小为目标,对铣削参数进行了优化并给出了最优解集。实验结果表明,使用优化后的参数加工薄壁件可有效减小切削力。

颤振是限制铣削生产率和影响工件加工质量的重要因素之一,稳定性图表和变螺旋铣刀结构设计是目前常用的抑制铣削颤振的方法。结合铣削过程中的稳定性极限三维叶瓣图对变螺旋铣刀结构进行设计优化,进而得到变螺旋铣刀最优螺旋角变量和齿距角变量。首先建立变螺旋铣刀铣削过程的动力学模型,结合仿真分析获得颤振稳定性三维叶瓣图,得到最大稳定性切削深度对应的最优螺旋角变量和齿距角变量值分别为1°和8.1°。实验结果可知,相较于常规结构铣刀,优化得到的变螺旋铣刀能够显著提高铣削稳定性极限、提高表面质量,为抑制铣削过程中颤振的变螺旋铣刀结构设计提供了理论基础。