麻花钻螺旋槽加工及其成形铣刀设计

1、麻花钻螺旋槽加工及其成形铣刀设计分类号 单位代码 密 级 学 号 本科毕业论文（设计）题 目麻花钻螺旋槽加工及其成形铣刀设计作 者院 (系)专业班级学 号指导教师答辩日期麻花钻螺旋槽加工及其成形铣刀设计摘要：麻花钻是日常生产与生活中最常用的孔加工刀具，需求量巨大，使用成形铣刀加工是其螺旋槽成形的重要方法之一，因此加工麻花钻螺旋槽应当设计合适的成形铣刀。本文主要研究了加工麻花钻成形铣刀的设计方法，并仿真模拟成形铣刀加工麻花钻。通过对成形铣刀的廓形与结构进行设计计算设计出合适的成形铣刀，提升加工螺旋槽的效率，从而提升了麻花钻的生产效率。关键词：成形铣刀 ；麻花钻；运动仿真The machining

2、 of spiral groove and the design of forming milling cutterAbstract:Twist drill is commonly used in the daily production and life of hole machining tool, and the huge demand, use forming milling cutter machining is one of the important methods of the spiral groove forming, so the processing of twist

3、drill spiral groove shall be design suitable forming milling cutter. This paper mainly studies the design method of machining twist drill, and simulates the machining of twist drill. Through the design and calculation of the profile and structure of the formed milling cutter, the suitable forming mi

4、lling cutter is designed to improve the efficiency of spiral groove, thus improving the production efficiency of the twist drill.Keywords：Forming milling cutter，Twist drill，Motion simulation目 录摘要IAbstractII第一章绪论11.1研究的目的及意义11.2国内外研究现状11.3研究内容21.4小结3第二章麻花钻42.1概述42.2标准麻花钻的结构42.2麻花钻基本参数与材料选择52.3小结6第三章成

5、形铣刀73.1概述73.2成形铣刀的材料选择73.3成形铣刀的廓形设计73.4成形铣刀的技术条件153.5成形铣刀工作图163.6小结16第四章麻花钻与成形的建模和仿真174.1ug的概述174.2刀具的建模174.2.1麻花钻的建模174.2.2成形铣刀的建模214.2.3其它部分的建模244.3工件的装配264.4运动仿真274.5小结28第五章总结295.1总体评价295.2成果展望29参考文献30致谢31附录A外文文献32附录B中文翻译46III 第一章绪论1.1研究的目的及意义麻花钻是日常生活与生产加工中最常用的孔加工刀具，其工序占比达到总加工工序的四分之一左右。它的螺旋槽形成其前刀

6、面，而其主切削刃由螺旋槽以及后刀面的交线形成，故麻花钻的螺旋槽直接影响其切削性能和它的主切削刃形状。麻花钻工作时其螺旋槽提供排屑作用，其槽形以及大小决定了它排屑的能力，若排屑不畅，会导致切屑堆积在容屑槽内，严重时甚至会使麻花钻断裂。此外，容屑槽的形状与大小还会对麻花钻的强度与刚度有一定的影响。麻花钻的螺旋槽常设计专用的成形铣刀进行加工。通过设计合适的成形铣刀，能有效地提高麻花钻的精度以及生产效率。因此，设计专用的成形铣刀加工麻花钻的螺旋槽具有重要的研究意义。1.2国内外研究现状近一个世纪来，麻花钻的结构形状变化很小，故钻头性能并没有较为大的提高。一些国内外的研究人员在麻花钻的结构上做出了一些改

7、变，尽管不能在一般的加工中推广，但是却在一些特殊的生产环境中产生了较为良好的作用并引发人们对麻花钻结构改进进一步的思考。近百年以来，麻花钻的主刃一般被人们设计为直线，而当研究人员建立了主刃的数学模型并推导出麻花钻主刃前角的计算公式，便发现了由于采取的直线主刃的设计方式导致钻芯的前角出现较大的负值，因此降低了标准麻花钻的切削性能。十九世纪九十年代初期，FugelsoMA发现，造成钻芯主刃附近的后角较小的原因是钻头的主刃为直线，故提出了将钻头的主刃设计为曲线的方案。在此之后，WangY（1990），LinC和CaoZ（1991），RenKC和NiJ（1999）等人相继提出了麻花钻曲线主刃的数学模型

8、。在这之中，RenKC和NiJ通过使用向量分析的方法，建立了麻花钻后刀面的几何参数与刃磨参数之间的关系，并分析计算了麻花钻的切削角度。ShiHM等一些人经研究发现了能够控制钻头主刃前角的方法，通过改进主刃的走向，可以使主刃前角达到可实现的最大值，之后在九十年代初成功地完成了这种能将主刃前角达到最大值的曲刃麻花钻。此外，KoehlerW尝试了一些有关于切削43性能实验，研究麻花钻的切削刃的轮廓与形状对切削性能的影响。通过以上的这些研究，充分表明曲刃麻花钻一定程度上降低了钻头的损耗并增强了切削性能。麻花钻螺旋槽的常用的方法有多种，例如铣削法，成形砂轮磨削法，四棍螺旋液压法以及四板搓制法等。每种工艺

9、方法所用的沟成形关键工具虽不同，但都是为了保证麻花钻的主刃为直线，并使其排屑流畅，以及保证螺旋升角、刃宽等几何参数。设计专用的成形铣刀是加工麻花钻螺旋槽较为常用的方法之一。加工时，铣刀轴线与麻花钻轴线成一定的夹角，铣刀旋转，麻花钻作螺旋进给运动，当移动一个导程时，麻花钻旋转一周。成形铣刀廓形的常用设计方法一般有以下几种：（1） 早期为求解铣刀廓形人们常采用作图法，该方法直观明了，但是由于采用的作图求解接触点坐标，误差较大。此外，该方法效率较低，无法满足当前社会的需求，故几乎已经被淘汰。（2） 近些年来，由于计算机辅助设计的飞速发展，人们逐渐采用CAD软件进行辅助设计，通过采用软件的一些设计模块

10、，能够轻易地求解出铣刀的廓形。相比于作图法，这种方法的效率与精度都要高得多。（3） 计算法是较为常用的一种求解铣刀廓形的方法。首先应根据工件端面廓形和螺旋参数求出工件螺旋面方程，然后由螺旋面上的法线与刀具轴线相交的条件求出所有接触点，这些接触点的连线即为接触线。将接触线绕刀具轴线的平面与该回转面相交，截形即为铣刀的廓形。（4） 对于一些标准件，铣刀的廓形可采用经验公式计算法，该方法是通过实际生产加工得出，效率高且较为实用。1.3研究内容该研究围绕以下几方面展开：1、 查阅国内外有关麻花钻螺旋槽加工及成形铣刀的相关文献和资料，掌握国内外研究现状和常用的技术路线；2、 对麻花钻结构及加工工艺作出分

11、析；3、 设计一加工40麻花钻螺旋槽的成形铣刀；4、 对螺旋槽的做出加工运动仿真。1.4小结本章主要阐述了麻花钻与成形铣刀的一些基本研究情况，成形铣刀廓形的设计方法以及研究的目的及意义，此外描述了该设计的主要研究内容，为之后的成形铣刀的设计计算以及麻花钻的运动仿真做好铺垫。第二章麻花钻2.1概述麻花钻是最生产中最常用的孔加工刀具，既可以在实心的物体上进行钻孔也可以在原有的孔上进行扩大，可加工的范围为0.1mm至80mm。一般常用的麻花钻我的螺旋槽为两条，起导向切削以及排屑的作用。麻花钻主要加工精度较低或者粗糙度较高的孔，根据其材料不同可分为碳素钢麻花钻、高速钢麻花钻以及硬质合金麻花钻，现最常用

12、的麻花钻为高速钢麻花钻。2.2标准麻花钻的结构标准麻花钻由工作部分、颈部及柄部三部分组成，现分别介绍如下：工作部分该部分由导向部分与切削部分组成。其中导向部分负责引导刀具的进给方向并起到排屑的作用；而切削部分负责切削工件。麻花钻的直径应由切削部分图2.1麻花钻的基本结构逐渐减少，整体形状成倒锥形，其直径为每100mm减少0.030.12mm，以此减少麻花钻与工件内壁的摩擦。颈部该部分为工作部分与柄部的过渡区域，一般作为退刀时的空刀槽。柄部该处是机床夹持部分，并传递扭矩到麻花钻上。它的常用形状一般有两种（莫氏锥柄与圆柱直柄）。对于柄部形状的选择一般根据麻花钻的直径以及承受的轴向力与扭矩来选择。一

13、般钻头直径小于20mm时选择圆柱直柄（短直柄麻花钻直径小于等于40mm），麻花钻直径大于等于3mm时即可选择莫氏锥柄。麻花钻的切削部分可看成是由两把镗刀所组成，它有两个前刀面、两个后刀面、两个副后刀面、两个主切削刃、两个副切削刃和一个横刃。前刀面螺旋槽上临近主切削刃的部分，即切削流出时最初接触的钻头表面。后刀面钻孔时与工件加工表面相对的表面。副后刀面钻孔时与工件加工表面相对的表面。主切削刃前刀面与后刀面相交而形成的刃口。副切削刃前刀面与副后刀面相交而形成的刃口。横刃两个后刀面相交而形成的刃口。图2.2麻花钻的切削刃组成2.2麻花钻基本参数与材料选择由设计题目麻花钻的直径为40mm，可知麻花钻的

14、螺旋角为30，锋角为118，后角为8，横刃斜角为4060，刃宽23.6mm，刃带宽2.1mm。麻花钻的材料采用碳素工具钢T10，该材料使用较为广泛，常用于制作各种对切削力要求较低，切削条件较差且具有锋利刀口的刀具，如麻花钻等。2.3小结本章节主要介绍了麻花钻的一些概况以及基本结构，并对其的各个结构功能进行了相应的说明，再通过查找文献资料确定了麻花钻的一些基本参数以及材料，为之后的成形铣刀设计做好了铺垫。 第三章成形铣刀3.1概述成形铣刀的截面廓形是根据工件廓形设计的。用成形铣刀可以在通用铣床上加工复杂形状的表面，生产效率高，使用方便，故应用广泛。成形铣刀经常用于加工直沟与螺旋沟。标准成形铣刀一

15、般分为凹半圆成形铣刀与凸半圆铣刀，并用来加工凸棱与凹槽。成形铣刀轴线相当于被加工表面的位置可以不同，但加工成形直槽时，总是将铣刀轴线放在垂直于进给方向的平面中。在某些情况下，成形铣刀轴线可以是工件廓形的对称轴，这对铣刀称为指形铣刀。用成形铣刀加工螺旋沟时，工件应作螺旋运动，其运动参数与工件螺旋参数相同。对于同一个螺旋沟表面，铣刀轴线位置不同时，切削刃廓形也不同，所以加工螺旋沟的成形铣刀在使用时一定要符合设计条件。按照齿背的加工形式，成形铣刀也分为尖齿形铣刀和铲齿型铣刀两大类。尖齿成形铣刀用钝后重磨后刀面，其耐用度和工件加工表面质量都比较高，但因后刀面是成形表面，制造和重磨这种铣刀都需要专门的靠

16、模夹具，使用不便。铲齿成形铣刀用钝后重磨前刀面，由于前刀面是平面，刃磨很方便，所以铲齿成形铣刀应用最广泛。故本文采用铲齿成形铣刀。3.2成形铣刀的材料选择成形铣刀一般采用高速钢，根据文献1采用通用高速钢W18Cr4V，可磨削性好，耐热性中等，淬火范围较宽，不易过热，强度较好，刀刃锋利，适于加工一般的钢与铸铁，可制作各种刀具，如成形铣刀，HRC63。3.3成形铣刀的廓形设计麻花钻的螺旋槽截形，是靠成形铣刀轴向剖面的廓形来保证成形铣刀的廓形计算方法有以下几种：（1）经验公式计算法；（2）理论分析并借助于计算机计算法。（3）作图计算法求截形。本文采用经验公式计算法，通常按理论计算或作图法求出来的槽截

17、形可以用两端圆弧代替，如图3.1。图3.1成形铣刀的截面廓形这时，由形成的切削刃是铣钻头一侧的螺旋表面，=10的斜线是铣钻沟另一侧面的螺旋面，两者之间的是连接两者之间的过渡圆弧，同时是铣刀顶刃，铣削横刃附近的沟底螺旋面。各参数的经验近似计算公式为：式中D钻头直径（mm）。由于钻头之顶角2及螺旋角不同的影响系数：钻头心厚K的影响系数：（一般钻芯厚度K=0.14D，则=1）铣刀直径影响系数：（一般铣刀直径,则=1）根据以上公式求得：,，3.4铲齿成形铣刀的结构参数确定（1） 铣刀齿形高度h和宽度B由上一小节求出的铣刀廓形参数可求得h=20mm，B=28mm（2） 确定容屑槽底形式 如果工件齿形高度

18、较大，为增加铣刀强度减少铣刀直径，可采用采用加强式槽底（见图3.2），反之可选用平底式容屑槽，故铣刀采用平底式。过切削刃曲线的两极限点作直线，如图中点划线所示；再距切削刃为=K+r作切削刃的平移曲线，也用点划线画出；进一步作与切削刃两端直连线平行并与平移曲线相切（型）或相交（型）的直线，即为容屑槽槽底。可由图求得。显然，Hh+K+r其中K铲削量；R容屑槽底圆弧半径；H铣刀的齿形高度。作距齿顶为H=h+r且平行于铣刀轴的直线，再距切削刃为=k+r作切削刃的平移曲线，如图中的点划线所示，进一步过平移曲线与端面的交点（对型，为齿形高度较大的那个端面的交点），作很很近但低于平移曲线的倾斜直线，与距齿顶

19、为H的水平直线相交，即得铣刀槽底。其中倾斜直线的倾斜角由图求得。由于Hh，因此磨前刀面时，可在一次调整机床的情况下磨出。若使容屑槽底距刀齿顶的距离大于而小于H+r亦可，但这时铣刀前刀面不能在一次调整机床的情况下进行重磨，对型，需要调整机床两次；对型需要调整机床三次。图3.2加强型容屑槽槽底的形状及画法（3） 确定铣刀孔径用铣刀切削时，要求其刀杆直径足够大，以保证在铣削力作用下有足够的强度和刚度。因此，铣刀孔径应按强度或刚度条件计算决定。在一般情况下，可根据铣削宽度和切削条件选取。表3.1为根据生产经验推荐的数值，因此选取d=32mm。表3.1成形铣刀的孔径（mm）铣削宽度铣刀孔径一般切削重切削

20、613136121622122522272540273240603240601004050（4） 初选铣刀外径在保证铣刀孔径足够大和铣刀刀体强度足够的条件下，应选取较小的铣刀外径。铣刀的外径应符合下式式中d铣刀孔径；m铣刀刀体壁厚，一般取m=（0.30.5）d：H容屑槽高度。由于H的计算又需依据外径，因此，在设计铣刀时，可先用下式估算外径，待确定了有关参数后再按上式校验铣刀强度。对加强型容屑槽，铣刀外径可取得略小，即由于铣刀高度较大，可取较大直径故。（5） 初选铣刀齿数在保证刀齿强度和足够的重磨次数的条件下，应尽力取齿数多些，以便增加铣削的平稳性。齿数z与铣刀直径之间有如下关系：式中t铣刀的圆

21、周齿距。粗加工时，可取t=（1.82.4）H；精加工时，可取t=（1.31.8）H。 由于H的确定需根据齿数，所以在设计铣刀时，可以根据生产经验按铣刀的大小预选铣刀齿数，在设计计算出铣刀的其它结构后，再校验所选齿数是否合理。表3.3是根据生产经验推荐的铲齿成形铣刀的齿数。此表适用于平底式容屑槽的不铲磨铣刀。对于加强式容屑槽，齿数可适当增加，对铲磨铣刀，齿数可适当减少。表3.2铲齿成形铣刀齿数铣刀外径4040455055607580105110120130140150230铣刀齿数18161412111098为了测量方便，一般宜将齿数取为偶数。但在铣刀齿数较少的情况下，若增加或减少一个刀齿，将对

22、刀齿强度及可磨次数产生较大影响。在这种情况下，可取齿数为奇数。由于铣刀的初选外径为160mm，再根据表格得。（6） 铣刀的后角及铲销量的计算铲齿成形铣刀通常给出进给方向的后角，一般可取=1015。确定后角后，可按以下公式确定铲销量：故取后角（7） 确定容削槽尺寸容削槽槽底半径可按下式计算：式中A一般不铲磨齿背的成形铣刀，或齿廓高度h不大的成形铣刀，可取A=6。计算出的r应圆整为0.5mm的倍数。容屑槽角值应按加工容屑槽所用的角度铣刀的系列选取，一般取为22、25、30等。当铣刀齿数少时选大值。少数情况下，可取为45,如梳形螺纹铣刀即是。容削槽深度H应能保证铲齿时铲刀或砂轮不致碰到容削槽底。对于

23、平底式容屑槽，铣刀的容屑槽深度可用下式计算：H=h+K+r故取r=3mm，=25 ，H=35mm容屑槽槽底的形式和深度如图3.3所示图3.3成形铣刀容屑槽槽底（8） 确定分屑槽的尺寸当铣刀宽度B20mm时，可按表3.4推荐的尺寸和数目在切削刃上做出分屑槽。由于相邻刀齿的分屑槽需交错排列，因此，取铣刀齿数为偶数，铲削时，隔一齿铲削一次。故分屑槽R=2，数量为2。表3.3成形铣刀分屑槽尺寸和数目铣刀宽度/B分屑槽距/至端面距离/分屑槽数2084222942241042251052281162301262321362（9） 检验铣刀刀齿强度对于平底式容屑槽，可以根据下式进行计算齿根宽度c：要求0.8

24、，经上式计算，c=0.8040.8。（10） 校验刀体强度为保证刀体强度，要求m0.3d。m可按下式计算：故m=290.3d，刀体强度符合要求。（11） 确定内孔空刀尺寸及键槽尺寸内孔空刀尺寸如表3.5所示，键槽尺寸如表3.6所示。表3.4刀具内孔空刀尺寸公称尺寸d131619222732405060以上公称尺寸L225677882467788882667799910286779991130789910101112357891010111213408991111121314459101012121314155091111121314151618表3.5刀具内孔心轴及键的尺寸公差dblr尺寸偏差

25、尺寸偏差尺寸偏差尺寸偏差826.78.90.40.161038.211.51311.214.616413.217.70.619515.621.11.00.2522617.624.127722.0 29.81.232827.034.8401034.542.50.403.4成形铣刀的技术条件（1）表面粗糙度刀齿前面、内孔表面、端面及铲磨铣刀的齿背表面不大于0.8铲齿铣刀的齿背面不大于1.6其余部分不大于6.3。（2）尺寸公差铣刀主要结构尺寸见表3.7。表3.6铣刀主要结构尺寸公差序号名称符号公差1铣刀外径h152铣刀宽度Bh123铣刀孔径dH7（3） 成形铣刀的形状位置公差铣刀的形状位置公差见表3

26、.8。表3.7成形铣刀的形状位置公差序号项目铣刀尺寸公差1切削刃的径向及端面跳动0.030.042刀体端面跳动0.020.033零度前角铣刀前端面的径向性0.040.060.090.12（4） 齿形公差铣刀的齿形公差可大致取工件廓形的1/21/3。（5） 材料及热处理成形铣刀材料采用高速钢W2Mo9Cr4VCo8。热处理后硬度66HRC。在铣刀的工作部分，不得有脱碳层和软点。3.5成形铣刀工作图见附件。3.6小结本章节主要介绍了加工麻花钻螺旋槽的成形铣刀廓形的设计方法，确定了铣刀廓形的计算方法，并根据铣刀的廓形确定了其基本的结构与参数，最后确定了铣刀的技术条件，并根据设计的形状与参数绘制了成形

27、铣刀的工作图。第四章麻花钻与成形的建模和仿真4.1ug的概述Unigraphics该软件目前在国内外应用极其广泛，其功能十分强大，包括了设计，分析，加工等各个领域，并且可以在各种系统环境下使用。它是一个交互式的计算机辅助设计和计算机辅助制造系统，含有当下机械加工所需绝大多数制图和工程设计功能。此外，它也是一个双精度、全三维的造型系统，让使用者能够轻松得绘制出各种物体，通过对这些物体的组合，可以对产品进行设计分析。Ug还可以为工程师提供机完整的械设计与模具设计方案，其中包括设计，分析以及制造。除此之外，该软件实现了完全参数化，能为工件的系统化建模提供巨大的支撑。当一个产品在开发时，它可以管理该产

28、品的所有数据，并根据这些数据实现并行工程与逆向工程。它也能实现复杂曲面或者螺旋面的建模，并且对图形显示采用了区域化管理方式，有效地减少了系统的使用率，节约了系统资源。ug的装配功能及其丰富与强大，通过各种约束关系能轻松得完成各种装配，极大地减少了设计时间，提高了设计的效率。Ug的运动仿真模块十分便捷，通过对各个工件进行连杆特性的定义，能做出各种复杂的运动。Ug的操作界面十分得简洁明了，处处透露着以人为本的设计理念，对于初学者十分友好，能使用户很快得掌握该软件的一些常用操作，极大得提高了工作与学习的效率。Ug含有建模，装配，加工，仿真，有限元分析等多种模块，通过这些模块用户可以方便地进行机械设计

29、。4.2刀具的建模4.2.1麻花钻的建模（1）打开ug8.0选择新建，在模板中选择模型，将基座标系调整为显示，并选择拉伸指令，任选一个面为草绘面绘制一个直径为40的圆形，如图4.1所示。图4.1麻花钻草绘截面（2）使用编辑指令中的螺旋线指令，选择圈数为2，螺距为138mm，半径为20mm，选择完成创建出螺旋线如图4.2所示。图4.2螺旋槽螺旋线（3）垂直于螺旋线创建一基准平面并绘制麻花钻螺旋槽截面草图如图4.3所示。图4.3，麻花钻螺旋槽截面（4） 在插入指令中选择扫掠，以草绘图为截面，螺旋线为引导线，并勾选保留截面形状，矢量方向选为z轴方向，完成扫描图形如图4.4所示。4.4螺旋槽扫描截面（

30、5） 选用插入指令中的布尔运算求差，目标体设置为圆柱，刀具体设置为扫描截面，求得图形如图5.5所示。4.5扫描截面与圆柱进行求差运算图形（6） 选择草图绘制指令在圆柱面上绘制草图，倒出前刀面的118角，草图如图4.6所示。4.6前刀面草绘图（7） 使用旋转指令，并以草绘图形为截面z轴为矢量轴，对其进行旋转，并选择布尔运算求差，得出的几何图形如图4.7所示。4.7前刀面的绘制（8） 通过阵列特征模块，选择螺旋槽截面为阵列特征，矢量方向选择麻花钻的轴向，阵列定义布局选择圆形，数量选择为2，节距选为180度，最后进行布尔运算求差将目标体设置为圆柱，刀具体设置为阵列截面，得出图形如图4.8所示。4.8

31、螺旋槽的阵列4.2.2成形铣刀的建模（1） 打开ug8.0选择新建，在模板中选择模型，将基座标系调整为显示，选择草绘指令，任选一个基准面为草绘平面绘制铣刀的旋转截面如图4.9所示。图4.9成形铣刀总体旋转截面草绘图（2） 使用旋转指令，将草绘图形设置为旋转截面，并以z轴为矢量方向，布尔运算为无，创建出旋转体如图4.10所示。图4.10草绘图形旋转截面（3） 使用草绘指令，以铣刀端面为草绘平面创建草绘图形，并在此面上绘制草绘图形，创建出铣刀刀背与容屑槽的基本形状，草绘图如图4.11所示。图4.11铣刀刀背与容屑槽草绘图（4） 选用拉伸指令并将草绘面作为拉伸面，z轴作为矢量方向并选择反向，然后选择

32、布尔运算为差，拉伸出的图形如图4.12所示。图4.12铣刀容屑槽与刀背截面的拉伸图形（5） 通过功能表中的阵列功能，选择阵列的特征为拉伸特征，布局为圆形，旋转轴的矢量方向设置为z轴，并将数量和节距分别设置为12与30度，得出的阵列特征如图4.13所示。（6） 选择草绘指令创建刀具内孔截面，内孔半径为16，然后选择拉伸指令以草绘截面为拉绳面，z轴为矢量方向，并进行布尔求差计算，创建出内孔图形如图4.14所示。 图4.13铣刀总体形状 图4.14铣刀内孔（7） 使用边倒圆指令选择内孔的两条边 进行倒圆角处理，圆角半径设为1;再使用倒斜角指令，选择内孔两段面的边，并将参设设为斜角边为1，角度为45度

33、，最后得出的铣刀的内孔的几何图形如图4.15所示。图4.15铣刀内孔的圆角与倒角4.2.3其它部分的建模由于要对成形铣刀加工麻花钻进行运动仿真，故建立了工作台以及铣刀轴。（1） 铣刀轴的建模：使用旋转指令并在旋转指令中绘制草图，草图绘制完成后选择垂直轴为矢量方向，获得铣刀轴如图4.16所示。图4.16铣刀轴（2） 工作台的建模：先在平面上使用拉伸指令建立一个底座，并在两侧使用拉伸指令创建出分度机构的外形，最后在分都机构的内侧拉伸出麻花钻与其配合的内孔，完成工作台的建模如图4.17所示。图4.17工作台4.3工件的装配（1）麻花钻与工作台的装配：创建一个新的文件选择并装配模块，在装配模块中添加组

34、件工作台，将其约束设置为绝对原点创建到装配界面中，之后添加新的组件，将麻花钻添加到装配组件中，并使用同心约束将其与工作台装配（如图4.18）。4.18麻爪钻与工作台的装配（2）铣刀与铣刀轴的装配：新建一个装配文件，在该文件中添加组件铣刀轴，将其以绝对远点进行定位，之后将铣刀导入到文件中并将铣刀的定位设为同心，装配图如图4.19所示。4.19铣刀与铣刀轴的装配（3） 铣刀与麻花钻的装配：新建一个装配文件，将铣刀与铣刀轴装配文件导入，选择其为绝对原点，并将麻花钻与分度机构的装配文件导入并进行约束，装配图如图4.20。图4.20麻花钻与成形铣刀的装配4.4运动仿真ug的运动仿真模块十分强大，通过对工

35、件的设定不同的连杆特性与参数，可以模拟各种复杂的三维运动，以下为铣刀加工麻花钻螺旋槽的运动仿真具体过程。（1） 使用先前的麻花钻与铣刀的装配模型，进行仿真。（2） 新建一个连杆将铣刀轴设置为固定连杆（3） 新建连杆将成形铣刀设置为连杆。（4） 新建连杆将麻花钻设置为连杆。（5） 新建连杆将工作台设置为连杆。（6） 新建运动副，并将运动副设为旋转副，并选择铣刀，指定x轴为方位，并勾选咬合连杆，将铣刀的中心点设为原点，并制定x轴为方位。（7） 选择驾驶员将并速度设为恒定600。（8） 新建运动副将麻花钻设置为圆柱副，并选择其端面中心为原点，其法向为方位。（9） 选择驾驶员将速度定为恒定3000。（

36、10） 新建运动副滑动副并选择工作台，设计工作台中心为原点，指定工作台端面法向为方位，然后选择铣刀轴为咬合连杆，设计工作台中心为原点，指定工作台端面法向为方位。（11） 选择驾驶员速度恒定为1400。（12） 新建运动副选择麻花钻为螺旋副，设计麻花钻端面中心为原点，指定麻花钻端面法向为方位，设置螺纹模数比为-138.5640-确认。（13） 选择插入解算方案然后将时间设置为0.22，步数为20。（14） 选择结算中的系统自动计算。（15） 选择动画播放并将其保存。以上步骤为成形铣刀加工麻花钻的运动仿真具体步骤，具体视频可点寄该链接进行播放。（播放视频）4.5小结本章主要介绍了ug的一些基本概况

37、以及其一些常用功能的使用方法，并通过这些功能完成了成形铣刀、麻花钻、工作台、铣刀轴等工件三维模型的创建。之后又使用了ug中的运动仿真功能，通过对麻花钻等工件连杆特性的定义，完成了成形铣刀加工麻花钻的运动仿真。第五章总结5.1总体评价通过对麻花钻螺旋槽加工及其成形铣刀设计，深入了解了加工麻花钻成形铣刀的结构与形状，并通过对成形铣刀的设计，学习了成形铣刀廓形以及其结构参数的设计方法。此外，通过使用ug对麻花钻以及成形铣刀的建模，熟练掌握了拉伸、旋转、扫描等ug的基本建模功能。此外，通过对成形铣刀加工麻花钻的运动仿真，深入学习了ug的运动仿真模块，熟练掌握该软件的运动仿真操作方法。在设计过程中，遇到

38、了各种各样的难题，通过查找文献学习了他人的经验以及设计方法解决了设计难点，并明白了查找文献的重要性，通过他人的知识总结，能极大得提升设计效率，并学得他人的知识与经验。在设计成形铣刀的期间，多次运用了大学期间学习到的课程知识，并复习了互换性，机械设计，机械制图，creo，cad等课程。通过这些课程的学习，毕业设计的能力有了极大的提高，并加深了我对该课题的理解。此外，暴露了自己专业课程的缺陷，并且缺少将各个课程综合应用的能力，软件运用也很不熟练，因此更应该在以后的工作中努力学习，成为一个对社会有贡献的人。总的来说，在这一次毕业设计中，我的个人设计能力得到了巨大的提升，并且查找文献能力的以及三维软件

39、的运用水平得到了巨大的提高。5.2成果展望麻花钻是大家日常工作与生活中最常用的孔加工刀具，其需求量极其巨大，设计合适的成形铣刀来加工麻花钻的螺旋槽能极大得提高麻花钻的生产效率，增加麻花钻的产量。由于采用的是铲齿型成形铣刀，刃磨十分方便，进一步提高了麻花钻的生产效率。然而，本设计的不足之处在于未能解决麻花钻螺旋槽尾部的加工方法，有待进一步的设计合适的刀具或者加工方法加工麻花钻螺旋槽的尾部。 参考文献1王明华.麻花钻优化设计的发展现状J.工程技术 .2010：55-602王凯.标准麻花钻螺旋槽的三维建模及虚拟加工研究J.机械研究与应用.2011：45-673朱凌云,高阳.基于UG的麻花钻螺旋槽曲面

40、数控仿真加工研究J.甘肃农林大学学报.2013：105-1434孙业龙，姚斌.麻花钻螺旋槽的虚拟加工仿真J.机械设计.2011：23-375杨佳.麻花钻螺旋结构的性质J.丹东纺专学报.2000：65-706梁萍.成形铣刀廓形的精确设计和制造J.机床与液压.2008：23-247奚威.设计螺旋槽铣刀的cad方法J.工具技术.1995：23-448戴俊平.麻花钻前刀面的研究J.煤矿机械.2011：88-899刘世瑶.深孔麻花钻的端截形及螺旋面的加工j.河北冶金.2002：13-2510S.L.Xiao,Z.X.Zhou.Parameter-design and experimental study

41、 on small-diameter solid carbide deep-hole twist drillJ.Trans Tech.2012：3-10致谢在本次论文设计过程中，感谢我的学校，给了我学习的机会，在学习中，指导老师周老师从选题指导、论文框架到细节修改，都给予了细致的指导，提出了很多宝贵的意见与推荐，老师以其严谨求实的治学态度、高度的敬业精神、兢兢业业、孜孜以求的工作作风和大胆创新的进取精神对我产生重要影响。他渊博的知识、开阔的视野和敏锐的思维给了我深深的启迪。这篇论文是在老师的精心指导和大力支持下才完成的。感谢所有授我以业的老师，没有这些年知识的积淀，我没有这么大的动力和信心完成

42、这篇论文。感恩之余，诚恳地请各位老师对我的论文多加批评指正，使我及时完善论文的不足之处。谨以此致谢最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅的各位老师表示衷心的感谢。附录A外文文献Geometry design model of a precise form-milling cutter based on the machining characteristicsAbstract This paper presents a new approach to design a form milling cutter for precisely obtaining the complex free-f

43、orm surfaces. In this study, the intersection point of the rake surface, helix flute and clearance flank is appropriately defined due to its significant role in the design and grinding performance. The angle-solid-block analysis is developed to establish the new cutter geometry model. Hence, a new f

44、orm-milling cutter satisfying the requirements of machining characteristics of workpiece can be designed. In addition, the cutter geometric model can be adopted to map out the measuring strategy with minimum measured points to attain the exact geometric feature of cutter.1 Introduction1.1 Motive of

45、researchA multifacet drill (MFD) with multifacet and multiflanks has been distinguished from its significant characteristics such as lower cutting forces, better heat transfer, more accuracy, longer tool life, higher productivity, etc 1. A three-axis milling machine with a ball-nosed milling cutter

46、is the familiar method in the free form surface milling process. However, its precision has less refinement than a five-axis milling machine with an end mill. In every milling location, the coincidence between tool axis and surface normal for five-axis milling process has better performance than thr

47、ee-axis process. If the coincidence between tool axis and surface normal is identical, it is referred to as being always normal; the term “quasi-normal” is proposed to describe the relative normal degree. In this case, the consideration of milling characteristics and application to multi-axis degree

48、 of freedom has to be taken into account to help design a ball-nosed milling cutter with multifacet and multiflanks. Accordingly, it leads to better geometric precision and geometric compatibility of workpieces, and this milling cutter is called a form milling cutter in this study. Therefore, a geom

49、etric design model for precise form milling cutter is the main purpose of this study.This study probes into the modeling research of cutting edge geometry to drive off the problems of surface normal vectors, which are different from point to point based on the concepts of always normal and quasi-nor

50、mal. Accordingly, the inspection method is developed to verify the theory and performance of modeling.1.2 ReviewIn order to exactly solve the above problems, both the cutter and workpieces geometric characteristics have to be verified and unified at first. Glaeser, Wallner and Pottmann 2 made a conc

51、ept definition for workpiece characteristics, but the corresponding cutter characteristics have not been well defined. The method of always normal (named as axis milling by Baptista and Simoes 3), proposes that the spindle is normal to the free-form surface on the cutting point in the workpiece. Bap

52、tista and Simoes showed some larger scallops were left and then replaced the ball-nosed end mill by an end mill inclined in the feeding direction to reduce the scallop dimension. However, it was not suitable for 3-axis milling.Lee and Chang 4 used the 2-phase approach with 4-th and 5-th axis posture

53、s to avoid the global cutter interfer-ence caused by the cutter and its holder. A method by Yoon et al. 5, presented locally optimal cutting positions for cutting directions on the 5-axis sculptured surface machining. The cutter positions can guarantee local gouging avoidance. Both 4 and 5 briefly d

54、escribed the limitation of cutter posture in the 3-axis milling processes. Glaeser 2 offered an idea on selecting a cutter of collision-free 3-axis milling for free-form surfaces, but the cutter design has never been studied. Regarding the suitable tool-path of 3-axis milling on free-form surface, Park and Choi 6 described a direction-parallel method and Park 7, 8 prop