本文選題：微銑削 + 瞬時(shí)切削厚度��； 參考：《中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：隨著航空航天、醫(yī)療器械和電子通訊等行業(yè)的迅猛發(fā)展,人們對(duì)微小型零部件的需求量越來(lái)越高,并且這些微小型零部件的結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜,可靠性和精度要求越來(lái)越高。在過(guò)去的幾十年中,微機(jī)電系統(tǒng)加工技術(shù)(MEMS)被廣泛應(yīng)用于各種微小型零部件的制作。然而由于微機(jī)電系統(tǒng)加工技術(shù)的三維加工能力較差,加工效率低,加工成本高,并且主要局限于硅基材料的加工,已逐漸不能滿足企業(yè)對(duì)微小型零部件日益增長(zhǎng)的需求及降低成本的要求。微銑削加工技術(shù)(Micromilling)克服了微機(jī)電系統(tǒng)加工技術(shù)的缺陷。它可以實(shí)現(xiàn)各種三維復(fù)雜曲面以及較大深寬比的零部件加工,材料適應(yīng)性強(qiáng)(適用于各種金屬和非金屬材料),加工成本低,加工速度快,且適合批量加工,因此微銑削加工技術(shù)有望成為未來(lái)復(fù)雜微小型零部件的主要加工技術(shù)之一。微銑削加工技術(shù)通常是指工件加工特征尺寸在1μm～1mm,并且微銑刀直徑在1mm以下的微機(jī)械切削加工技術(shù)。由于微銑削相對(duì)傳統(tǒng)銑削在刀具尺寸和加工特征尺寸上的急劇縮減,它表現(xiàn)出顯著不同于傳統(tǒng)銑削的加工機(jī)理,例如尺寸效應(yīng)、最小切削厚度、有效前角、材料微觀結(jié)構(gòu)和刀具跳動(dòng)等。目前微銑削加工機(jī)理仍不清晰,工程生產(chǎn)中對(duì)微銑削一般還是采用傳統(tǒng)銑削的工藝方式進(jìn)行處理。微銑削力是微銑削加工過(guò)程控制、參數(shù)優(yōu)化和理解微銑削加工機(jī)理的基礎(chǔ),而微銑刀刀具磨損是影響微小型零部件加工精度和生產(chǎn)效率的最主要因素之一。本文以微銑削加工機(jī)理為突破口,以微銑削力模型的精確建模和簡(jiǎn)化以及刀具磨損規(guī)律的研究為對(duì)象,從而為微銑削加工過(guò)程控制和工藝優(yōu)化以及理解微銑削加工機(jī)理等奠定理論基礎(chǔ),并最終為提高微小型零部件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率以及降低制造成本等提供科學(xué)指導(dǎo)。論文的主要研究?jī)?nèi)容與創(chuàng)新如下：(1)微銑削力建模和刀具磨損的綜述和總結(jié)結(jié)合國(guó)內(nèi)外微銑削加工技術(shù)的最新研究進(jìn)展,從微銑削與傳統(tǒng)銑削的不同加工機(jī)理出發(fā),對(duì)微銑削力建模和刀具磨損進(jìn)行全面的論述和總結(jié),并重點(diǎn)介紹刀刃鈍圓半徑、刀具跳動(dòng)和撓性變形等對(duì)微銑削力建模和刀具磨損的影響。探討了目前微銑削力建模和刀具磨損的研究中存在的問(wèn)題,并指出了現(xiàn)有微銑削力建模和刀具磨損中有待研究的內(nèi)容。(2)微銑削瞬時(shí)切削厚度模型以經(jīng)典的微銑削瞬時(shí)切削厚度模型的不足為突破口,分析微銑削時(shí)刀尖的實(shí)際切削區(qū)域,綜合考慮余擺線軌跡、刀具跳動(dòng)和之前一個(gè)周期內(nèi)的切削刀尖軌跡等影響因素,建立了一種更精確的微銑削瞬時(shí)切削厚度模型。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該瞬時(shí)切削厚度模型相比經(jīng)典的微銑削瞬時(shí)切削厚度模型在微銑削力預(yù)測(cè)方面具有更高的精度。(3)微銑削力雙切削力系數(shù)識(shí)別以采用最少的識(shí)別實(shí)驗(yàn)、更精確的微銑削力預(yù)測(cè)效果和更大的適用范圍為目標(biāo),在結(jié)合考慮刀具跳動(dòng)的瞬時(shí)切削厚度模型特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,提出了一種考慮刀具跳動(dòng)的微銑削力雙切削力系數(shù)識(shí)別方法。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該雙切削力系數(shù)識(shí)別方法可以實(shí)現(xiàn)微銑削力模型的精確預(yù)測(cè)。(4)微銑削力簡(jiǎn)化模型以現(xiàn)今微銑削力模型計(jì)算效率和預(yù)測(cè)精度方面的矛盾為突破口,在分析考慮刀具跳動(dòng)時(shí)的實(shí)際切入角和切出角的基礎(chǔ)上,提出了一種微銑削力簡(jiǎn)化模型。該微銑削力簡(jiǎn)化模型僅僅需要一次平均切削厚度的計(jì)算,就可實(shí)現(xiàn)對(duì)微銑削力的仿真。通過(guò)與傳統(tǒng)離散微銑削力模型仿真結(jié)果的對(duì)比,驗(yàn)證了簡(jiǎn)化模型的有效性。(5)微銑刀刀具磨損規(guī)律以微銑刀刀具磨損評(píng)估方式和磨損規(guī)律尚未有通用性的研究成果為突破口,在微銑削AISI4340工件實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,對(duì)副后刀面磨損和直徑磨損兩種常用的微銑刀刀具磨損評(píng)估方式進(jìn)行對(duì)比,并討論了微銑削切削參數(shù)對(duì)刀具磨損的影響規(guī)律以及最優(yōu)的切削參數(shù)。
[Abstract]:Micro - milling technology ( MEMS ) has been widely used in micro - milling machining technology . ( 3 ) The micro - milling force double - cutting force coefficient is identified to adopt the minimum recognition experiment , the more accurate micro - milling force prediction effect and the larger application range . Based on the characteristics of the instantaneous cutting thickness model considering the runout of the tool , a simplified model of the micro - milling force is proposed .
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG54

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2100078