本文關(guān)鍵詞：橢圓振動(dòng)輔助車削中切削力的預(yù)測(cè)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在現(xiàn)代工業(yè)中,橢圓振動(dòng)切削(Elliptical Vibration Cutting,EVC)這種新型加工方式逐漸進(jìn)入人們的視野,并被學(xué)術(shù)界廣泛認(rèn)可,它的出現(xiàn)加深了人們對(duì)于超精密加工技術(shù)的認(rèn)知和理解,它所特有的橢圓振動(dòng)軌跡為自身帶來了很多優(yōu)點(diǎn)。首先,得益于刀具的前刀面和未切割的材料之間的周期性的分離特性,它能夠切削玻璃陶瓷、光學(xué)元件和碳化硅等硬脆性材料,其次是由于摩擦力反轉(zhuǎn)現(xiàn)象的存在,切削力和切削熱顯著降低,切屑更容易排出。最后,與傳統(tǒng)加工方式相比,應(yīng)用EVC加工工件能夠延長(zhǎng)刀具使用壽命以及提高加工效率。切削力是金屬切削加工過程中的基本物理量之一,是分析機(jī)制工藝、設(shè)計(jì)機(jī)床、刀具、夾具時(shí)的主要技術(shù)參數(shù),所以可靠的切削力預(yù)測(cè)顯得尤其重要。切削力的分析將有助于揭示EVC的溫度、應(yīng)力的變化機(jī)制和表面完整性的影響。然而,現(xiàn)階段對(duì)于橢圓振動(dòng)切削力的研究尚未成熟,雖然國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者相繼提出了切削力模型,但他們并未考慮切削刃鈍圓半徑的存在,在實(shí)際的切削加工中,完全鋒利的刀具是不存在的,他們忽略了切削刃鈍圓半徑對(duì)切削力的影響。綜上所述,建立一個(gè)較為完善的切削力模型是當(dāng)前EVC研究的重點(diǎn)。本文將通過三個(gè)方面來完成對(duì)切削力的預(yù)測(cè)研究。1.通過對(duì)橢圓振動(dòng)的機(jī)理分析,探討EVC的軌跡,摩擦力反轉(zhuǎn)特性以及切屑的形成過程。然后根據(jù)刀具切削刃上分流點(diǎn)的位置將切削力模型的建立分為三部分進(jìn)行,即耕犁力模型、分離切削力模型和后刀面切削力模型。在完成理論模型的初步建立后,又對(duì)切削力影響因素進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。2.采用ABAQUS有限元分析軟件,利用二維EVC加工6061鋁合金,對(duì)切削力進(jìn)行有限元建模。通過分析在切削深度、切削速度、振動(dòng)頻率、刀具的前角和切削刃鈍圓半徑取值不同的情況下,所對(duì)應(yīng)的EVC主切削力和背吃刀力大小的變化規(guī)律。3.利用超精密數(shù)控車削中心進(jìn)行切削實(shí)驗(yàn),分別選取聚晶金剛石(PCD)和6061鋁合金作為刀具和工件材料。應(yīng)用壓電疊堆驅(qū)動(dòng)器、壓電功率放大器、電容式位移傳感器、信號(hào)發(fā)生器、多軸運(yùn)動(dòng)控制器以及EVC裝置完成實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的調(diào)試,并設(shè)定合適的切削參數(shù)完成對(duì)切削力的測(cè)量,同時(shí)調(diào)整參數(shù)的大小,來觀察切削力的變化規(guī)律。
【關(guān)鍵詞】：橢圓振動(dòng)切削 切削刃鈍圓半徑 切削力的預(yù)測(cè) 切削力的影響因素分析 Abaqus 有限元仿真分析
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG501.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 研究背景及意義11-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-18
• 1.2.1 EVC切削力13-17
• 1.2.2 切削刃鈍圓半徑17-18
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容18-21
• 第2章 EVC切削力的機(jī)理性建模21-37
• 2.1 EVC的機(jī)理21-25
• 2.1.1 EVC過程分析21-23
• 2.1.2 切屑的形成23-25
• 2.2 考慮切削刃鈍圓半徑影響的切削力模型的建立25-33
• 2.2.1 耕犁力模型25-31
• 2.2.2 分離切削力模型31-32
• 2.2.3 后刀面切削力模型32-33
• 2.2.4 綜合切削力模型33
• 2.3 最小切削厚度33-36
• 2.3.1 最小切削厚度模型的建立33-35
• 2.3.2 關(guān)于摩擦系數(shù)的分析討論35-36
• 2.4 基于切削力機(jī)理性模型對(duì)切削力的仿真分析36
• 2.4.1 切削深度對(duì)切削力的影響36
• 2.5 本章小結(jié)36-37
• 第3章 EVC切削力的有限元建模37-65
• 3.1 EVC有限元模型的建立37-46
• 3.1.1 工件建模38-39
• 3.1.2 刀具建模39
• 3.1.3 材料屬性39-42
• 3.1.4 裝配42
• 3.1.5 網(wǎng)格的劃分42-44
• 3.1.6 定義載荷44-46
• 3.2 基于有限元建模對(duì)切削力的影響因素分析46-64
• 3.2.1 不同前角的影響46-51
• 3.2.2 不同切速的影響51-55
• 3.2.3 不同切削深度的影響55-58
• 3.2.4 不同刀具刃口鈍圓半徑的影響58-60
• 3.2.5 不同刀具振動(dòng)頻率的影響60-64
• 3.3 本章小結(jié)64-65
• 第4章 EVC實(shí)驗(yàn)研究與結(jié)果分析65-75
• 4.1 切削系統(tǒng)組成65-66
• 4.2 實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)66-71
• 4.2.1 工件材料和刀具的選取67-68
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)參數(shù)的確定68-69
• 4.2.3 EVC裝置介紹69-70
• 4.2.4 實(shí)驗(yàn)環(huán)境測(cè)試70-71
• 4.3 車削實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析71-74
• 4.3.1 不同切削深度對(duì)切削力的影響71-72
• 4.3.2 不同進(jìn)給量對(duì)切削力的影響72-73
• 4.3.3 不同振動(dòng)頻率對(duì)切削力的影響73-74
• 4.4 本章小結(jié)74-75
• 第5章 總結(jié)與展望75-77
• 5.1 總結(jié)75
• 5.2 展望75-77
• 參考文獻(xiàn)77-83
• 致謝83-84

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本文編號(hào)：503416