冯德虎， 郑甲红, 李 敏

(1.陕西工业职业技术学院机电学院， 陕西 咸阳 712000；2.陕西科技大学机电工程学院， 陕西 西安 710021)

0 引 言

本文主要采用三维绘图软件对铣刀的刀齿形状进行了合理简化，并对铣刀铣削时承受的载荷进行了分析，然后利用大型有限元软件ANSYS中的APDL(参数化设计语言)和UIDL(用户界面语言)对铣刀的铣削力集中载荷和离心力均布载荷进行了建模，最后用ANSYS对所建的模型几何参数改变时刀具的受力进行了静态分析.

1 铣刀的三维实体模型

进行优化设计前，首先要做的就是在solidworks里绘制铣刀的三维模型[1].为了把三维实体导入有限元分析软件，作图时三维实体文件一定要保存成IGES格式，这样才能在ANSYS的file中import实体，并且对其进行网格划分和加载求解.球头铣刀的三维实体模型如图1所示，在ANSYS分析中将其导入，如图2所示.

图1 球头铣刀实体结构模型示意图 图2 实体铣刀导入图示

2 ANASY分析

用有限元软件的几何建模功能或几何模型转换功能建立一个包含立铣刀基本几何结构和几何参数的实体模型的简化模型，其中铣刀的主要几何参数如下所述：铣刀的直径d=60 mm，铣刀的总长度L=110 mm，铣刀的刀刃长l′=45 mm，铣刀的刀齿数Z=3，铣刀的前角γ0=-20°，后角α0=10°，螺旋角β=45°.在ANSYS环境中，对铣刀进行划分网格.在此基础上，对铣刀施加载荷，并实现此后的优化.

2.1 施加位移边界条件和载荷

高速铣刀施加约束条件后如图3所示，对刀刃上添加载荷，如图4所示.本实验的刀具材料选用WC-TiC - Co(YT15)硬质合金，这种合金的……