高速銑削過程中,斷續(xù)沖擊載荷作用下的銑刀磨損影響著刀具使用壽命和工件加工表面質(zhì)量。此時,銑刀處于分布不均的應(yīng)力場中,其內(nèi)部能量不斷變化,銑刀組件出現(xiàn)塑性或脆性斷裂損傷,導(dǎo)致銑刀安全穩(wěn)定性下降,制約著銑刀切削加工效率,這已成為銑刀高效、高精度和高可靠性加工中亟待解決的關(guān)鍵問題。針對銑刀刀齒磨損差異性過大所導(dǎo)致的銑刀超期服役和過早退役問題,進行銑刀刀齒后刀面振動摩擦行為差異性研究。提出銑刀刀齒磨損差異性解算與評判方法,研究高速銑刀組件損傷行為特征,提出高速銑刀損傷跨尺度關(guān)聯(lián)控制方法。具體研究內(nèi)容包括如下幾個方面:通過分析高速銑刀刀齒切削接觸角和刀具振動,獲得銑刀后刀面與加工表面接觸關(guān)系,得到銑刀切削運動軌跡和切削刃瞬時切削位置,建立振動條件下的銑刀后刀面與加工表面摩擦副模型。利用銑刀刀齒后刀面與加工表面的瞬時法矢量反映銑刀后刀面與加工表面摩擦副的動態(tài)接觸關(guān)系,揭示銑刀后刀面摩擦過程動態(tài)變化特性。為進一步研究振動條件下的銑刀刀齒后刀面磨損差異性提供分析基礎(chǔ)。在高速銑削實驗中提取銑刀切削振動時域特征參數(shù),識別銑刀各刀齒切削時段。高速銑刀切削振動行為分析結(jié)果表明,銑刀振動周期和刀齒切削周期均不一... 

【文章來源】：哈爾濱理工大學(xué)黑龍江省

【文章頁數(shù)】：141 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

汽車、航空航天等制造產(chǎn)品零部件的加工需求Fig.1-1Machiningrequirementsforpartsandcomponentsofautomobile,aerospace

導(dǎo)致銑刀各個刀齒的刀屑接觸關(guān)系不一致，進而引起各個刀齒磨損位置及程度變化，改變了不同刀齒的磨損程度。圖1-2 高速銑刀振動與摩擦磨損交互影響關(guān)系Fig. 1-2 Interactive relationship between vibration and friction and wear ofhigh speed milling cutter在離心力和切削力載荷交互作用下，銑刀振動頻率包括與轉(zhuǎn)速和切削力相關(guān)的斷續(xù)切削主頻、與刀具剛度相關(guān)的固有頻率及其倍頻。斷續(xù)切削載荷作用下，銑刀振動振幅變化導(dǎo)致刀具與工件的沖擊能量和接觸應(yīng)力波動，當接近固有頻率時產(chǎn)生高頻振動，導(dǎo)致銑刀磨損速率顯著增長。銑刀磨損引起切削力增加，導(dǎo)致振動加劇，銑刀振動又引發(fā)磨損加劇，這種振動和磨損交互作用使銑刀由正常磨損階段快速、過早的轉(zhuǎn)入急劇磨損階段。可見，高速銑刀動力學(xué)特性是影響銑刀摩擦磨損的重要前提，對深入研究銑刀刀齒磨損差異性具有指導(dǎo)意義。1.2.2 高速銑刀摩擦磨損特性高速銑削過程中，因交變載荷作用，銑刀各刀片的刃口、前刀面和后刀面應(yīng)力分布隨時間發(fā)生變化

同刀齒摩擦磨損的動態(tài)特性，分析銑刀受振動影響下的磨損狀態(tài)以及對刀具使用壽命預(yù)測和監(jiān)測存在偏差。圖1-3 不同切削參數(shù)下的銑刀磨損破損Fig. 1-3 Wear and tear of milling cutter with different cutting parameters高速切削過程中刀具磨損是多因素綜合作用的結(jié)果。在預(yù)測刀具磨損方面Jacob 等學(xué)者采用類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析方法建立了刀具磨損識別和檢測模型，并用進給量和切削深度預(yù)測磨損量[21]。Alexander 和 Shum 等學(xué)者針對鋁合金工件材料，研究了粘結(jié)磨損、磨粒磨損機理和分子擴散機理，并以切削速度和進給速度作為標定建立了刀具磨損預(yù)測模型[22, 23]。目前，在銑削刀具磨損方面的研究主要集中于單個刀齒在切削行程中的磨損情況[24]，采用振動測試的監(jiān)測方法，給出了刀具磨損的在線監(jiān)測方法[25, 26]。Budak 以抑制顫振為目標，研究穩(wěn)定銑削的切削條件，避免顫振對加工質(zhì)量、刀具磨損等性能的影響[27]。在研究振動對盜墓磨損方面

【參考文獻】：
期刊論文
[1]鋁合金6061微尺度銑削的銑削力仿真與實驗研究[J]. 蔡明,鞏亞東,于寧,高奇.  東北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2018(01)
[2]重型燃氣輪機高溫透平葉片熱障涂層系統(tǒng)中的應(yīng)力和裂紋問題研究進展[J]. 王鐵軍,范學(xué)領(lǐng),孫永樂,蘇羅川,宋巖,呂伯文.  固體力學(xué)學(xué)報. 2016(06)
[3]基于三階龍格庫塔法的銑削穩(wěn)定性半解析法預(yù)測[J]. 李忠群,彭岳榮,夏磊,朱帆.  航空制造技術(shù). 2016(Z2)
[4]基于主成分分析與C-支持向量機的刀具磨損狀態(tài)監(jiān)測[J]. 謝楠,馬飛,段明雷,李愛平.  同濟大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2016(03)
[5]高速銑刀安全性跨尺度設(shè)計方法[J]. 姜彬,張明慧,姚貴生,白錦軒.  機械工程學(xué)報. 2016(05)
[6]高速切削加工刀具材料的運用分析[J]. 王秀英.  裝備制造技術(shù). 2015(08)
[7]高速切削加工技術(shù)及其重要應(yīng)用領(lǐng)域淺析[J]. 王晶晶,李新梅.  機床與液壓. 2015(04)
[8]PCBN刀具切削GH706磨損特征研究[J]. 計偉,劉獻禮,范夢超,尤海燕,李瀚洋.  摩擦學(xué)學(xué)報. 2015(01)
[9]隧道掘進機刀盤結(jié)構(gòu)性能評價研究關(guān)鍵問題分析[J]. 劉建琴,劉蒙蒙,郭偉,王磊.  現(xiàn)代隧道技術(shù). 2014(02)
[10]高速銑刀安全性設(shè)計理論與方法[J]. 姜彬,林愛琴,王松濤,張明慧.  哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報. 2013(02)

博士論文
[1]高速面銑刀模態(tài)參數(shù)及其對切削性能影響研究[D]. 劉魯寧.山東大學(xué) 2013



本文編號：2923464