發(fā)布時(shí)間：2018-02-25 21:09

  本文關(guān)鍵詞： 微細(xì)切削 切削熱 溫度場(chǎng)預(yù)測(cè) 加工變形 表面粗糙度　出處：《北京理工大學(xué)》2015年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著科技的發(fā)展與社會(huì)的進(jìn)步,高精度微小零件得到廣泛應(yīng)用。作為微小零件制造重要的技術(shù)之一,微細(xì)銑削技術(shù)的加工性能與檢測(cè)分析手段受到了廣泛的關(guān)注。微細(xì)銑削過(guò)程中,切削熱與溫度場(chǎng)分布對(duì)工件、刀具以及切削過(guò)程有重要的影響,因此,進(jìn)行微細(xì)銑削切削溫度場(chǎng)動(dòng)態(tài)模擬以及切削溫度對(duì)工件加工變形、已加工表面粗糙度影響的研究對(duì)微細(xì)銑削加工技術(shù)的發(fā)展具有重要的意義。本文針對(duì)這一問(wèn)題,以微小型零件為研究對(duì)象,基于微細(xì)切削加工機(jī)理,從微細(xì)切削加工中的熱傳導(dǎo)規(guī)律以及工件溫度場(chǎng)分布著手,以期實(shí)現(xiàn)對(duì)微細(xì)切削條件下切削產(chǎn)熱規(guī)律和工件加工精度演變的理解掌握。本文的主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面:(1)基于熱源法原理對(duì)銑削傳熱過(guò)程進(jìn)行了分析,根據(jù)溫度場(chǎng)疊加原理建立銑削傳熱學(xué)簡(jiǎn)化模型。將復(fù)雜的銑削傳熱過(guò)程簡(jiǎn)化為有限大面熱源問(wèn)題,建立了工件模型在剪切面熱源作用下的溫度場(chǎng)求解模型,同時(shí)建立其在絕熱邊界條件下的鏡像熱源溫度場(chǎng)求解模型。同時(shí),在反求法的基礎(chǔ)上,利用MATLAB編程數(shù)值計(jì)算得到任意切削參數(shù)下的剪切面熱源強(qiáng)度值。該熱源強(qiáng)度值一方面作為理論模型的已知參數(shù)計(jì)算得到工件上任意位置的瞬時(shí)溫度值,另一方面,該值將作為有限元仿真模型的切削熱載荷。為了驗(yàn)證模型的有效性,還設(shè)計(jì)了微細(xì)銑削試驗(yàn),在試驗(yàn)過(guò)程中用熱電偶測(cè)量了工件加工表面附近的某一點(diǎn)的溫度值,利用該點(diǎn)溫度值反求得到剪切面的熱源強(qiáng)度值和工件加工區(qū)域任意位置的溫度場(chǎng)。同時(shí)將測(cè)量溫度和理論預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,結(jié)合實(shí)際切削過(guò)程進(jìn)行誤差分析。(2)運(yùn)用有限元通用軟件ABAQUS建立不同切削參數(shù)下的工件溫度場(chǎng)仿真預(yù)測(cè)模型。數(shù)值計(jì)算得到的面熱源強(qiáng)度值將作為有限元模型的切削熱載荷,在每一個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)內(nèi)將計(jì)算得到的熱載荷作用于該瞬時(shí)切削區(qū)域單元上,當(dāng)切削熱載荷移動(dòng)至下一瞬時(shí)切削區(qū)域時(shí),對(duì)前一步所加載的切削熱載荷進(jìn)行卸載操作;另外,利用單元?dú)⑺兰夹g(shù)模擬了銑削材料去除的過(guò)程,實(shí)現(xiàn)了銑削過(guò)程在時(shí)間和空間上離散。最終與試驗(yàn)測(cè)量溫度值進(jìn)行比較,驗(yàn)證仿真模型的準(zhǔn)確性。(3)搭建微細(xì)銑削試驗(yàn)平臺(tái),該試驗(yàn)平臺(tái)主要用于微細(xì)銑削三向力和瞬時(shí)溫度的在線(xiàn)測(cè)量。通過(guò)設(shè)計(jì)不同參數(shù)下的槽銑試驗(yàn),采集得到各切削參數(shù)下的切削力數(shù)據(jù)并簡(jiǎn)要分析了切削參數(shù)對(duì)銑削力的影響規(guī)律,同時(shí)采集得到不同切削參數(shù)下的瞬時(shí)溫度值,分析了切削參數(shù)對(duì)銑削溫度影響規(guī)律,并與仿真溫度值和計(jì)算溫度值進(jìn)行了對(duì)比,驗(yàn)證了仿真模型和溫升理論模型的準(zhǔn)確性。(4)利用基恩士和白光干涉儀測(cè)量了工件加工后的加工變形值和加工精度值,討論了主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度和軸向切削深度不同切削參數(shù)下槽的變形值和槽底面表面粗糙度值的變化規(guī)律,以切削力和切削溫度作為兩個(gè)主要的影響因素,分析了工件變形和加工精度變化的原因,為實(shí)際的銑削加工提供參數(shù)選取的理論依據(jù)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG54

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本文編號(hào)：1535147