【摘要】：金屬切削時(shí),刀具前刀面刀-屑接觸區(qū)存在劇烈摩擦、高溫升、高應(yīng)變等現(xiàn)象,導(dǎo)致刀具易出現(xiàn)磨損、破損,降低刀具耐用度。本文在分析國內(nèi)外前刀面微結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,采用有限元仿真方法,研究了刀-屑接觸區(qū)的溫度場分布規(guī)律、溫度場特征點(diǎn)數(shù)據(jù)獲取與數(shù)據(jù)處理。設(shè)計(jì)了新型微槽刀具,對比分析了有、無微槽刀具的切削力、切削溫度和磨損量的分布特征。建立了軟件集成微槽設(shè)計(jì)平臺(tái),并運(yùn)用該平臺(tái)對創(chuàng)新設(shè)計(jì)出的微槽進(jìn)行了二次設(shè)計(jì),取得了良好的效果。本文的研究對新型刀具的設(shè)計(jì)開發(fā)具有重要的實(shí)際價(jià)值。首先,通過有限元仿真軟件DEFORM-3D模擬了硬質(zhì)合金涂層刀具車削鎳基高溫合金Inconel 718的過程;分析了切削溫度的分布規(guī)律與切削溫度場的形狀特征,研究了溫度場數(shù)據(jù)的獲取與處理的方法;提出了基于MATLAB軟件的溫度場模擬結(jié)果文件從數(shù)據(jù)導(dǎo)入、數(shù)據(jù)篩選、格式轉(zhuǎn)換最后到坐標(biāo)位置變換等一系列數(shù)據(jù)處理方法,為接下來的刀具前刀面微槽造型設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。其次,介紹了常見的曲線曲面建模和重構(gòu)理論,對比分析其優(yōu)缺點(diǎn)及適用數(shù)據(jù)范圍;根據(jù)切削溫度場分布幾何形狀特征及所獲取的溫度數(shù)據(jù)點(diǎn)特征,選用較為合適的NURBS曲線曲面方法來進(jìn)行由點(diǎn)構(gòu)線和由線構(gòu)面的逆向建模,通過網(wǎng)格曲面造型法重建了刀具前刀面微槽曲面;基于原刀具前刀面上溫度場高溫區(qū)的范圍分布,設(shè)計(jì)了微槽結(jié)構(gòu)。經(jīng)過金屬切削有限元仿真分析:帶有微槽結(jié)構(gòu)的刀具,其刀具最高溫度相比較原刀具而言,降低了7.7%,降溫效果明顯,且刀具溫度分布總體上低于原刀具的溫度分布。最后,提出了多軟件集成思路,將Menu Script菜單技術(shù)應(yīng)用于微槽設(shè)計(jì)所用的軟件的集成,編制集成模塊,構(gòu)建多軟件集成前刀面微槽設(shè)計(jì)平臺(tái)。以微槽刀具為例進(jìn)行平臺(tái)的應(yīng)用,在已有車刀微槽基礎(chǔ)上,進(jìn)行了微槽的二次設(shè)計(jì),進(jìn)一步提高了微槽的降溫效果。本項(xiàng)目研究表明,多軟件集成微槽設(shè)計(jì)平臺(tái)可用于刀具前刀面的微槽設(shè)計(jì),大大提高了設(shè)計(jì)效率,利用該平臺(tái)設(shè)計(jì)的微槽車刀表現(xiàn)出了良好的降溫性能。
【學(xué)位授予單位】：貴州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG71;TP311.52
【圖文】：

（a）橫向溝槽 （b）縱向溝槽 （c）方凸臺(tái)陣列 （d）微圓孔陣列圖 1.1 刀具表面的微結(jié)構(gòu)形貌宋文龍等人[7]利用微細(xì)電火花在硬質(zhì)合金刀具上加工出微圓孔陣列。Rash采用電火花技術(shù)，在高速鋼鉆頭表面加工了多種角度的微圓孔陣列結(jié)構(gòu)。使用鈦寶石飛秒激光器，在硬質(zhì)合金刀具前刀面刀屑接觸區(qū)加工出幾十到幾微圓孔陣列結(jié)構(gòu)，如圖 1.2 所示。圖 1.2 微圓孔陣列狀微結(jié)構(gòu)

貴州大學(xué)碩士學(xué)位論文a）橫向溝槽 （b）縱向溝槽 （c）方凸臺(tái)陣列 （d）微圓孔陣圖 1.1 刀具表面的微結(jié)構(gòu)形貌等人[7]利用微細(xì)電火花在硬質(zhì)合金刀具上加工出微圓孔陣列火花技術(shù)，在高速鋼鉆頭表面加工了多種角度的微圓孔陣列寶石飛秒激光器，在硬質(zhì)合金刀具前刀面刀屑接觸區(qū)加工出幾陣列結(jié)構(gòu)，如圖 1.2 所示。

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本文編號：2742628