【具體實施方式】
[0040] 結(jié)合【附圖說明】本發(fā)明的【具體實施方式】，本發(fā)明的一種多硬度拼接淬硬鋼凹曲面試 件為長方體結(jié)構(gòu)，輪廓尺寸400mmX300mmX138mm，如圖1所示，包括第一零件A、第二零件 B、第三零件C、第四零件D、第五零件E和第六零件F，所述第一零件A、第二零件B、第三零 件C、第四零件D和第五零件E的下表面通過定位銷和緊固螺釘與第六零件F的上表面相 連接，第四零件D和第五零件E上下平行的安裝在第六零件F的上端面上，所述第四零件D 和第五零件E的長度相同，第一零件A、第二零件B和第三零件C依次沿排列安裝在由第四 零件D、第五零件E和第六零件F構(gòu)成的凹槽內(nèi)，第一零件A、第二零件B和第三零件C的長 度和寬度相同，第一零件A、第二零件B和第三零件C的寬度和等于第四零件D或第五零件 E的長度，所述第一零件A、第二零件B、第三零件C、第四零件D和第五零件E的上表面組合 成300mmX300mmX56mm的高速銑削加工區(qū)域，并位于試件長度400mm方向的中間部位，所 述加工區(qū)域的平坦凹曲面，其沿試件寬度300mm方向曲率半徑呈800mm、200mm、800mm分布， 其沿試件長度400mm方向的曲率半徑呈1000mm、200mm、1000mm分布；
[0041] 加工區(qū)域的上表面上設(shè)有一個"凸"字形凹槽、一個脊形凹槽和一個梯形凹槽，所 述第六零件F為長方體結(jié)構(gòu)，第六零件F的寬度與加工區(qū)域的寬度相同，第六零件F的長度 大于加工區(qū)域的長度，第六零件F沿長度400_方向兩側(cè)預留的各相同空間，用于試件與機 床工作臺連接、固定；
[0042] 沿試件寬度300mm方向，第一零件A、第二零件B、第三零件C的兩端分別與第四零 件D、第五零件E側(cè)面連接；
[0043] 沿試件長度400mm方向，第二零件B的兩側(cè)分別與第一零件A、第三零件C的側(cè)面 連接，并與第四零件D、第五零件E兩端對齊；
[0044] 所述脊形凹槽和梯形凹槽設(shè)在"凸"字形凹槽底面上，脊形凹槽和梯形凹槽呈與 "凸"字形凹槽配合的T字形分布，所述梯形凹槽靠近脊形凹槽側(cè)為短底邊，遠離脊形凹槽側(cè) 為長底邊。
[0045] 所述"凸"字形凹槽底面為平面，"凸"字形凹槽的底面與側(cè)面的接合處為圓角過渡 棱，"凸"字形凹槽的相鄰兩側(cè)面接合處為圓角過渡棱，"凸"字形凹槽底面輪廓小于其上表 面輪廓，本實施方式的"凸"字形凹槽的輪廓為輪廓尺寸為250mmX 160mmX 15mm，深15mm， 橫跨第一零件A、第二零件B、第三零件C，其邊緣由直線和半徑為20mm、30mm和200mm的圓 弧連接而成，四周側(cè)立面與豎直面之間的銳角夾角為3°斜度，其底面與側(cè)面過渡圓角半徑 3mm ；
[0046] 所述脊形凹槽的橫切面和縱切面均為上底邊與下底邊平行的梯形，脊形凹槽的頂 面和側(cè)面的接合處為圓角過渡棱，本實施方式的脊形凹槽高30mm脊形凹槽，橫跨第一零件 A、第二零件B、第三零件C，長235mm，底部寬度10mm，頂部寬度50mm ;其沿試件長度方向兩 端側(cè)立面呈3°斜度，其沿試件寬度方向兩側(cè)立面呈10°斜度，其底面為平面，與側(cè)面過渡 圓角半徑3mm ;
[0047] 所述梯形凹槽的橫切面和縱切面均為上底邊為弧形的梯形，梯形凹槽的頂面和側(cè) 面的接合處為圓角過渡棱，本實施方式的梯形凹槽深25mm，底部寬度45mm，頂部寬度70mm， 位于第二零件B中間部分，沿試件寬度方向兩側(cè)面呈3°斜度，沿試件長度方向兩側(cè)面呈 10°斜度，凹槽底面為平面，與側(cè)面過渡圓角半徑3mm;
[0048] 所述第三零件C的洛氏硬度值大于第一零件A的洛氏硬度值大于第二零件B的洛 氏硬度值大于第四零件D的洛氏硬度值等于第五零件E的洛氏硬度值。
[0049] 本實施方式的試件組成零件的材料及硬度特征為：
[0050] 該試件組成零件的材料及硬度特征為：
[0051] 第一零件A的材料采用Crl2M〇V鍛件，淬火后硬度為HRC50~55 ;
[0052] 第二零件B的材料采用Crl2M〇V鍛件，淬火后硬度為HRC40~45 ;
[0053] 第三零件C的材料采用Crl2MoV鍛件，淬火后硬度為HRC60~65 ;
[0054] 第四零件D和第五零件E的材料采用Crl2M〇V鍛件，淬火后硬度為HRC30~35 ;
[0055] 第六零件F的材料采用45#鋼，調(diào)質(zhì)處理；
[0056] 基于所述一種多硬度拼接淬硬鋼凹曲面試件的凹模型面加工工藝，包括以下步 驟：
[0057] 步驟一，沿所述試件長度400mm方向的平行銑刀切削路徑劃分出五種加工表面曲 率和硬度變化的切削區(qū)域，沿試件寬度300_方向的平行銑刀切削路徑劃分出六種加工表 面曲率和硬度變化的切削區(qū)域，沿三個凹槽周邊的銑刀切削路徑劃分出四種加工表面曲率 和硬度變化的切削區(qū)域，具體如表1所示；
[0058] 表1淬硬鋼凹模試件加工表面曲率與硬度特征分布
[0060]
[0061]
[0062] 步驟二，采用兩把相同的安裝有涂層硬質(zhì)合金刀片的直徑20mm、懸伸量90mm的兩 齒可轉(zhuǎn)位高速球頭銑刀，在五軸數(shù)控機床UCP710上，采用沿試件長度400mm方向的平行銑 刀切削路徑和順逆銑交替的銑削方式，以表2所示的兩種切削方案，進行切削淬硬鋼凹模 銑刀振動及加工表面粗糙度測試實驗；
[0063] 表2切削參數(shù)方案
[0065]采用的沿試件長度400mm方向的平行銑刀切削路徑，及銑刀振動與加工表面粗糙 度采樣點如圖2、圖2所示；
[0066] 提取加工表面各采樣點沿銑刀進給和銑削寬度方向上的曲率半徑、硬度，并進行 銑刀軸線與加工表面法線方向所夾的加工傾角和單位切削力計算，結(jié)果如表3所示；
[0067]表3采樣點加工特征及單位切削力
[0069] 步驟三，根據(jù)步驟二獲得銑刀瞬時切削層面積、單位切削力工件硬度影響系數(shù)，建 立高速球頭銑刀瞬時切削力模型；
[0070] 1、針對多硬度拼接淬硬鋼加工表面曲率和硬度頻繁變化，利用銑刀瞬時切削層面 積和單位切削力，求解高速球頭銑刀瞬時切削力模型；
[0071] Fc( 0 ) = AD( 0 ) ? pc( 0 ) (1)
[0072]式中：0為銑刀切觸角，AD( 0 )為銑刀瞬時切削層面積，pe( 0 )為面積切削力， Fc( 0 )為銑刀瞬時切削力；
[0073] 2、利用加工表面曲率對球頭銑刀瞬時平均切削層厚度的影響，和工件硬度、切削 速度及銑刀有效切削直徑對單位切削層面積1 X 1mm2切削力的影響，建立高速球頭銑刀切 削多硬度試件的單位切削力模型；
[0074] Pc ( 0 ) = Pcl. !/haV ( 0 ) = (p〇cl.j+k?HRC) /haV ( 0 ) (2)
[0075] 式中：haV( 0 )為銑刀瞬時平均切削層厚度，HRC為加工表面硬度，p。。^為切削層公 稱厚度和寬度各為1mm時切削層單位面積切削力；k為工件硬度影響系數(shù)；
[0076] 3、采用表2和圖2實驗方案，進行切削力實驗，利用式（1)和式（2)獲得單位切削 層面積1 X 1_2切削力及工件硬度影響系數(shù)k ;
[0077]通過實驗獲得：當 HRC〈50 時，k = 93. 75,當 HRC 彡 50 時，k = 107. 14;
[0078] pocll=7982. 4 ? (v/dfr〇.21477 (3)
[0079] 式中：v為切削速度，七為銑刀有效切削直徑；
[0080] (4)利用式⑴~式（3)，建立高速銑削多硬度拼接淬硬鋼瞬態(tài)切削力模型；
[0082] 采用表2的切削方案獲得的銑刀振動與加工表面粗糙度實驗結(jié)果，如表4和表5 所示；
[0083] 表4銑刀振動實驗測