硬质合金可转位刀片具有易于更换、利用率高和生产成本低等优点,广泛应用于航空航天、汽车、船舶等机械制造领域。但由于硬质合金材料硬度高、脆性大的特点,在磨削硬质合金刀片过程中常由于工艺参数设置不合理而产生刀片表面裂纹或烧伤。同时,由于加工产品的日趋多样化,为适应产品切削要求,提高切削性能,可转位刀片工作型面结构日益复杂。因此针对硬质合金可转位刀片高精高效制造过程的研究是一个复杂的课题。磨削工艺规划是决定硬质合金可转位刀片加工质量的重要因素,合理的工艺参数规划有利于优化磨削过程力—热耦合物理场表征,并且减小顶尖夹具—主轴加工工艺系统的结构变形,不符合机床动力学特性及加工环境的工艺参数的设置会导致可转位刀片后刀面烧伤和表面粗糙度大,并且加快砂轮磨损,增大生产成本,降低生产效率。因此,为提高硬质合金可转位刀片切削刃及后刀面的加工质量,本文基于可转位刀片后刀面及过渡面型面几何特征、工艺系统结构特征,对可转位刀片加工轨迹规划方法、磨削过程中的磨削力模型建模方法、顶尖—刀片结构动力学模型建模方法、磨削力模型与动力学模型交互耦合方法进行了研究,为加工过程工艺参数优化提供参考,具体工作如下:1.阐述了一种硬质合金可转位刀片周边刃磨加工轨迹建模及图形化自动生成技术。基于微分几何原理,根据刀片后角、内切圆直径、刀片装夹位置、机床运动方式等参数,提出了硬质合金可转位刀片后刀面的磨削成形方法。研究了通过读取可转位刀片DXF图纸二维几何特征,自动识别计算可转位刀片磨削加工轨迹的方法。2.研究了一种硬质合金可转位刀片周边刃磨宏观磨削力建模方法。介绍了单颗磨粒磨削力模型,并采用实验法和解析法相结合的方式对磨削力模型系数进行辨识;基于正态分布方法和单元划分方法建立砂轮表面形貌,并利用微元法计算周边刃磨微观磨削力;采用数理统计方法计算周边刃磨宏观磨削力,并进行了实验验证。3.研究了一种硬质合金可转位刀片周边刃磨磨削接触点变形量的有限元分析方法。基于有限元仿真平台,建立了耦合宏观磨削力的顶尖—刀片系统有限元分析模型。首先进行了静力学分析和刀片周边刃磨磨削接触点变形实验,验证了有限元模型的正确性;然后进行了模态分析和谐响应分析,获得了刀片磨削接触点的频率响应函数,最后通过APDL编程进行瞬态动力学仿真分析,输出磨削接触点的瞬态位移和瞬态速度,计算砂轮各时刻真实磨削深度和进给速度,为顶尖—刀片结构与磨削工艺参数之间的交互作用过程研究打下了基础。4.研究了一种多模型耦合的硬质合金可转位刀片周边刃磨瞬态磨削力预测方法。利用Windows任务管理平台,规划不同软件进程运行顺序,建立磨削力模型与顶尖—刀片结构有限元模型接口,搭建瞬态磨削力模型与顶尖—刀片结构动力学模型耦合仿真平台;研究顶尖的瞬态位移、瞬态速度与工件受到的动态磨削力的交互行为,对硬质合金可转位刀片周边刃磨瞬态磨削力进行了精准预测。基于磨削工艺参数与磨削力、磨削力与顶尖—刀片结构之间相互耦合的研究思路,开发了磨削工艺交互的应用软件。