盘形可转位大模数齿轮铣刀在切削过程中，会产生较大的应力，导致刀体变形甚至破损。刀体的刀槽侧壁是刀片的主要定位面，也是切削时的主要受力面，其强度及变形直接影响铣刀的寿命，因此需要对刀体受到切削力载荷时的强度进行有限元分析，校验铣刀的安全性，本研究采用有限元法建立铣刀的三维数字模型，然后利用有限元软件进行分析计算。
      I-DEAS软件集三维实体造型设计、工程分析、仿真、实验、制造和工程管理等各种功能于一体，可根据铣刀的廓形及用户需求的铣刀结构建立其三维模型，由于后续操作仅需一组刀片槽(两侧各一个顶刃刀片槽和一个圆周刀片槽)，因次只律立一组刀片槽。
      刀体材料为42CrMo，其屈服强度为930MPa，抗拉强度为1080MPa。刀体上刀片槽分为顶刃刀片槽和圆周刀片槽，其切削宽度、深度等参数均有差别，因此其受力也不相同。这里选取同时参与切削的一组刀片槽进行分析，也就是取两侧各一个顶刃刀片槽和各一个圆周刀片槽。
      铣刀的受力计算按照加工方式较为接近的进行计算，铣刀类型选择盘铣刀，工件材料为碳钢，应用硬质合金铣刀切削力的计算经验公式计算。
      由于铣刀切削刃在各点的铣削深度a和铣削宽度e均为变化值，为了便于计算，铣削深度。按刀片参与切削部分平均深度值近似计算，即圆周齿的铣削深度a，按铣刀外径到搭接点的平均深度值近似计算，侧齿的铣削深度。按刀片全长去掉一个搭接长度和安全量平均深度值近似计算。同样，圆周齿的铣削宽度a按工件廓形深度进行计算，侧齿的铣削宽度a。按铣刀最大外径减去侧齿刀片中间点的深度进行计算。这样，铣削深度I和铣削宽度a，P均可视为常量，材料为碳钢时K、取1，为常量，两处刀片的K值均近似取1.23，也视为常量，另外，式中的d也为常量。由文献可知，前角系数K，在前角的变化量为11。
      随着每齿进给量f的值变大，切削力F的值变大，随着转数n的值变大，切削力F的值变小，并且，每齿进给量f的值变化对切削力F的值变化的影响程度远远大于转数n的值变化对切削力F的值变化的影响程度。因此，这里将转数n的值设为固定常量，并取较低的值60 r/min将每齿进给量关的值设为由0.1-0.5mm之间的变量，分别对刀体施加载荷进行分析。
      由于涉及的是线性静力学分析，在I-DEAS软件中可采用传统的H方法，亦可以采用P方法，由于P方法具有不需重新构造网格，以较少的用户交互即可达到较高精度的优点，所以这里采用P方法进行分析。根据前面计算出的基础条件，将约束和载荷施加于刀体，并划分网格。利用I-DEAS的Simulation(仿真)模块中的Boundary Conditions(边界条件)子模块内的功能先对铣刀内孔施加全约束，然后将计算出的切削力分别施加到对应的刀片槽侧壁上(刀片槽侧壁所承受的切削力变成其对侧面的面压力)，再进入Meshing(网格)子模块，将铣刀模型进行网格划分。
      利用有限元方法对齿轮铣刀的刀体强度进行分析，可以验证铣刀的设计安全性，在铣刀的设计过程中可及时发现不足而进行优化设计，从而提高产品质量。此外，分析结果显示，刀体最大变形量为0.035 mm(属局部变形)，该变形会对铣刀的精度产生一定影响，其影响程度需另作分析。

                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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