摘要: 高速刀具是高速切削加工技术的重要组成部分，刀具刃口刃形对高速切削过程有重要的影响。特别是在金属去除量较小的情况下，刀具刃口刃形在一定程度上决定着切屑的形成及切削过程的热－力分布状态。同时，近年来随着社会需要和科学技术的发展，产品批... 展开 高速刀具是高速切削加工技术的重要组成部分，刀具刃口刃形对高速切削过程有重要的影响。特别是在金属去除量较小的情况下，刀具刃口刃形在一定程度上决定着切屑的形成及切削过程的热－力分布状态。同时，近年来随着社会需要和科学技术的发展，产品批量小、更新换代频繁，能快速准确的设计制造具有合理刃口刃形的刀具成为人们的关注点。本文以已有的高速刀具刃口刃形及曲线重构理论为基础，对高速刀具刃口刃形重构技术进行研究。 在高速刀具刃口刃形对切削过程影响的基础上，对高速刀具刃口刃形结构特征深入分析，并对刀具刃口刃形进行特征提取。 提出高速刀具刃口刃形的重构方法：利用POS光学三维密集点云测量系统获取刀具的点数据，并采用离散化的思想，获得刀片刃形曲线上的特征点。分析了刃形曲线的参数连续性、几何连续性以及刃形曲线的最小二乘拟合理论。 在分析高速刀具刃口刃形结构特征及重构方法的基础上，完成了自由曲线刃车刀片的重构：对刀片进行离散化处理，并通过对其进行热-力耦合分析得出刃口刃形对切削过程的影响；综合考虑各点的热-力情况，以及特征点满足刃形曲线重构的要求，进行刀片刃形特征点曲率的优选；采用Cubic函数完成刃形曲线的重构，经特征操作得到自由曲线刃车刀片。对重构刀片，再进行热-力耦合的有限元法进行分析验证，并对仿真及重构结果进行讨论分析。 最后借助于高性能的数控机床、先进的测试仪器，采用不同曲率的车刀片进行切削铝合金实验研究，测量切削温度，验证有限元仿真，分析实际切削过程中高速刀具刃口刃形及切削条件对高速切削过程中切削温度的影响规律。 研究结果表明：参与切削的切削刃曲率直接影响切削层参数和热-力耦合场分布状态：重构的曲线刃刀片有效改善了车削高强度铝合金加工中的热-力耦合场分布，切削变形区最大等效应力以及切削温度分别下降了约16%、5%；实验验证了高速切削铝合金的有限元仿真结果。 收起