本文關(guān)鍵詞：不同切削要素下激光微織構(gòu)刀具的切削性能仿真和試驗研究

  更多相關(guān)文章： 微凹槽織構(gòu)刀具 毛化織構(gòu)刀具 切削仿真 車削試驗 切削性能

【摘要】：表面織構(gòu)技術(shù)應(yīng)用于摩擦副表面,成為表面工程領(lǐng)域研究的一個熱點方向。近年來,針對切削過程中刀-屑之間復(fù)雜的摩擦狀況,在刀-屑接觸區(qū)域置入微織構(gòu),以優(yōu)化刀-屑之間的摩擦特性,提高刀具切削性能。本文即圍繞其中涉及的關(guān)鍵理論和技術(shù)問題開展研究。采用模擬仿真和試驗研究相結(jié)合的方法,通過激光表面加工技術(shù),在刀具前刀面刀-屑接觸區(qū)域加工出微凹槽或凹凸復(fù)合的毛化織構(gòu)(后文直接簡稱毛化織構(gòu)),對比分析不同織構(gòu)刀具在不同切削工況下的切削性能。本文主要研究內(nèi)容如下。首先,基于金屬切削理論和切削仿真分析法,針對具體的微凹槽織構(gòu)和毛化織構(gòu)幾何形貌,運用ABAQUS仿真軟件,建立金屬切削二維模型。分別在精、粗兩種切削工況下,對無織構(gòu)刀具和兩種織構(gòu)刀具的切削力、刀-屑接觸應(yīng)力、切削溫度以及切屑卷曲進(jìn)行模擬仿真。仿真結(jié)果表明:與無織構(gòu)刀具相比,微凹槽織構(gòu)刀具和毛化織構(gòu)刀具都具有分散應(yīng)力集中、降低切削溫度以及提高切屑卷曲等作用。但是,微凹槽織構(gòu)刀具在粗加工中出現(xiàn)明顯的二次切削現(xiàn)象,增大切屑表面粗糙度。毛化織構(gòu)對切屑具有支撐作用,在精加工中增大了切削力,在粗加工中有效降低了切削力。其次,為獲得最佳織構(gòu)形貌,在課題組前期研究的基礎(chǔ)上,對微凹槽織構(gòu)和毛化織構(gòu)展開了系統(tǒng)的工藝試驗。將激光工藝參數(shù)與織構(gòu)幾何形貌進(jìn)行優(yōu)化匹配,尋找出最理想的激光加工工藝參數(shù),并進(jìn)行織構(gòu)刀具的加工制備。最后,將制備好的織構(gòu)刀具進(jìn)行車削試驗。在精、粗、干、濕四種切削條件下,分別對無織構(gòu)刀具、微凹槽織構(gòu)刀具和毛化織構(gòu)刀具進(jìn)行切削性能試驗研究。結(jié)果表明:切削液對微凹槽織構(gòu)刀具的切削性能影響最大。在粗加工濕切削條件下,微凹槽織構(gòu)刀具具有減小刀具粘結(jié)長度、增大切屑卷曲、降低刀具表面磨損深度,以及減小切屑毛刺大小的作用,表現(xiàn)出最優(yōu)切削性能。但同時也發(fā)現(xiàn),微凹槽織構(gòu)刀具在粗加工中形成的切屑表面,存在二次切削引起的切屑底部撕裂現(xiàn)象,造成切屑微觀表面不平整。切削液對毛化織構(gòu)刀具切削力的改善效果最低,但毛化織構(gòu)刀具在降低刀具表面粘結(jié)長度和增大切屑卷曲方面效果顯著。并且在粗加工干切削下,具有最好的切削力性能,在精加工中增大了切削力。此外,毛化織構(gòu)刀具形成的切屑鋸齒較大,但鋸齒分布密度較小。
【關(guān)鍵詞】：微凹槽織構(gòu)刀具 毛化織構(gòu)刀具 切削仿真 車削試驗 切削性能
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG71;TG665
【目錄】：

• 摘要5-6
• abstract6-10
• 第一章 緒論10-21
• 1.1 課題研究背景10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究進(jìn)展11-18
• 1.2.1 表面織構(gòu)技術(shù)在摩擦學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用11-14
• 1.2.2 織構(gòu)刀具發(fā)展現(xiàn)狀14-17
• 1.2.3 金屬切削仿真技術(shù)研究進(jìn)展17-18
• 1.3 本課題來源18-19
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容19-21
• 第二章 金屬切削的相關(guān)基礎(chǔ)理論21-30
• 2.1 切屑形成機理研究21-25
• 2.1.1 切削變形區(qū)的劃分21-23
• 2.1.2 切屑變形的衡量23-25
• 2.2 切削力理論25-26
• 2.2.1 切削力來源25
• 2.2.2 切削力計算公式25-26
• 2.3 刀具的磨損26-29
• 2.3.1 刀具磨損形式27-28
• 2.3.2 刀具磨損機理28-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第三章 微織構(gòu)刀具二維切削仿真研究30-45
• 3.1 ABAQUS金屬切削仿真過程30-31
• 3.2 織構(gòu)刀具切削過程數(shù)值模型的建立31-34
• 3.2.1 仿真幾何模型的建立31-32
• 3.2.2 仿真材料模型的建立32-33
• 3.2.3 切屑分離準(zhǔn)則的建立33-34
• 3.2.4 刀-屑接觸摩擦模型的建立34
• 3.3 仿真結(jié)果與分析34-44
• 3.3.1 精加工條件下織構(gòu)刀具仿真結(jié)果與分析34-40
• 3.3.2 粗加工條件下織構(gòu)刀具仿真結(jié)果與分析40-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第四章 激光微織構(gòu)工藝試驗研究45-53
• 4.1 試驗準(zhǔn)備45-47
• 4.1.1 試樣準(zhǔn)備45
• 4.1.2 試驗設(shè)備45-46
• 4.1.3 試驗步驟46-47
• 4.2 微凹槽織構(gòu)工藝試驗研究及刀具制備47-50
• 4.2.1 泵浦電流對微凹槽織構(gòu)參數(shù)的影響47-48
• 4.2.2 掃描速度對微凹槽織構(gòu)參數(shù)的影響48-49
• 4.2.3 微凹槽刀具實際加工尺寸49-50
• 4.3 毛化織構(gòu)工藝試驗研究及刀具制備50-52
• 4.3.1 脈沖寬度對毛化織構(gòu)幾何參數(shù)的影響50
• 4.3.2 輸出功率對毛化織構(gòu)幾何參數(shù)的影響50-51
• 4.3.3 毛化織構(gòu)刀具實際加工尺寸51-52
• 4.4 本章小結(jié)52-53
• 第五章 切削試驗研究53-66
• 5.1 試驗準(zhǔn)備53-54
• 5.1.1 刀具和工件材料的選擇53-54
• 5.1.2 試驗設(shè)備54
• 5.1.3 試驗條件和方法54
• 5.2 試驗結(jié)果分析54-65
• 5.2.1 切削力分析54-59
• 5.2.2 刀具磨損分析59-61
• 5.2.3 切屑形態(tài)分析61-64
• 5.2.4 仿真與試驗相互驗證分析64-65
• 5.3 本章小結(jié)65-66
• 第六章 總結(jié)與展望66-68
• 6.1 總結(jié)66-67
• 6.2 展望67-68
• 參考文獻(xiàn)68-74
• 致謝74-75
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文75

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