本文關鍵詞：微織構刀具的設計與切削性能試驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：微細切削技術作為一種低成本快速的機械微小零件加工方式,已被廣泛應用在航空、通訊及光學等多個領域。而微細切削刀具作為微細切削加工的重要執(zhí)行元件,刀具的快速磨損依然是制約刀具壽命和切削高速高效加工的關鍵問題。近年來,摩擦學和仿生學的相關研究和實踐表明,摩擦副表面不是越光滑越耐磨,反之,具有一定非光滑形態(tài)的表面往往具有更好的耐磨性能,這給刀-屑接觸區(qū)摩擦狀況帶來了新的研究方向。為此,本文針對鋁合金切削時的粘結磨損問題,將仿生微織構應用于硬質合金刀具的材料表面,對表面微織構刀具在鋁合金切削加工中的應用進行了探索性研究。本文采用微磨削加工技術將微織構應用于硬質合金刀具的表面,通過有限元分析和切削試驗來研究微織構對硬質合金刀具的減摩抗粘作用。本文主要研究內容如下:1.分別選取了四種典型的非光滑仿生微織構,即凹坑形、凸包形、溝槽形和棱紋形這四種典型結構,并對它們分別建立了數(shù)學模型。針對非光滑仿生微織構形式的不同,對其減摩機理進行了分析。此外,還介紹了本研究采用的微織構數(shù)學模型及刀具表面的微織構加工方法,選取合理的加工參數(shù),采用微磨削技術在硬質合金車刀前刀面上制備出不同方向和尺寸的微溝槽,并對其表面形貌進行了測量。2.利用有限元軟件Deform對無織構刀具和微織構刀具正交切削鋁合金的過程進行了有限元仿真,揭示了無織構刀具和不同類型微織構刀具切削鋁合金時微織構的間距、切削速度及切削深度等參數(shù)對切削力和切削溫度等的影響。3.利用微磨削加工技術制作出了不同類型的微織構刀具,并進行了鋁合金的正交切削試驗,對無織構刀具與微織構刀具在有/無潤滑劑條件下切削力以及刀具的粘結面積進行了對比分析,研究不同類型微織構對刀具切削性能的影響,并與切削仿真過程進行對比,分析表面微織構刀具的減摩抗粘性。4.針對難加工材料超高強度鋼,采用不同類型微織構刀具進行切削仿真,分析了切削過程中正壓力、摩擦力以及刀具切削溫度的分布情況。同時,對無織構鉆頭和不同類型微織構鉆頭鉆削超高強度鋼的過程進行了模擬,分析了切削過程中刀具切削溫度的分布情況,結果表明:對比無織構鉆頭,微織構鉆頭能明顯降低切削溫度,橫向溝槽鉆頭的降溫效果最好。
【關鍵詞】：微織構 數(shù)學模型 微磨削 有限元分析 減摩
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG71
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-27
• 1.1 研究意義11-13
• 1.2 表面微織構的研究概況13-16
• 1.2.1 表面微織構種類13-14
• 1.2.2 表面微織構的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 刀具表面微織構的研究概況16-24
• 1.3.1 刀具的表面微織構16-22
• 1.3.2 表面微織構有限元仿真的研究現(xiàn)狀22-24
• 1.4 微織構刀具發(fā)展趨勢24-25
• 1.5 本課題的研究內容25-27
• 第2章 微織構刀具的設計與刃磨方法27-39
• 2.1 仿生微織構數(shù)學模型27-33
• 2.1.1 凹坑形微織構數(shù)學模型27-28
• 2.1.2 凸包形微織構數(shù)學模型28-29
• 2.1.3 溝槽形微織構數(shù)學模型29-31
• 2.1.4 棱紋形微織構數(shù)學模型31-33
• 2.2 微織構減摩機理33-35
• 2.2.1 凸包形和棱紋形微織構減摩擦機理分析33-34
• 2.2.2 凹坑形和溝槽形微織構減摩擦機理分析34-35
• 2.3 刀具表面微織構磨削加工方法35-38
• 2.3.1 刀具表面微織構數(shù)學模型35-36
• 2.3.2 刀具表面微織構加工方法36-38
• 2.4 本章小結38-39
• 第3章 微織構刀具切削性能有限元分析39-57
• 3.1 有限元模型的建立39-43
• 3.1.1 微織構刀具、工件幾何模型的建立39-41
• 3.1.2 材料模型的建立41-42
• 3.1.3 切屑-前刀面的摩擦模型42
• 3.1.4 切削熱的產生42
• 3.1.5 網格劃分42-43
• 3.1.6 切屑分離準則43
• 3.2 微織構刀具切削鋁合金的有限元模擬結果與分析43-52
• 3.2.1 微織構刀具切削鋁合金的切削力結果與分析43-48
• 3.2.2 微織構刀具切削鋁合金的溫度結果與分析48-52
• 3.3 切削深度對微織構刀具切削鋁合金的影響分析52-55
• 3.3.1 切削深度對切削力的影響52-53
• 3.3.2 切削深度對切削溫度的影響53-55
• 3.4 本章小結55-57
• 第4章 微織構刀具的制備與切削試驗研究57-75
• 4.1 微織構刀具的制備與測量57-61
• 4.1.1 微織構刀具的制備57-59
• 4.1.2 微織構表面形貌的測量59-61
• 4.2 切削試驗方案61-62
• 4.2.1 切削試驗設備61
• 4.2.2 工件材料61
• 4.2.3 切削試驗條件61-62
• 4.3 表面微織構刀具切削試驗結果與分析62-73
• 4.3.1 切削力與摩擦系數(shù)62-67
• 4.3.2 刀具磨損67-73
• 4.4 本章小結73-75
• 第5章 微織構刀具在超高強度鋼鉆削的探索研究75-93
• 5.1 微織構刀具切削超高強度鋼的有限元分析75-85
• 5.1.1 有限元模型的建立75
• 5.1.2 無織構刀具的有限元切削過程分析75-77
• 5.1.3 微織構刀具切削超高強度鋼的切削力結果與分析77-81
• 5.1.4 微織構刀具切削超高強度鋼的溫度結果與分析81-85
• 5.2 微織構微細鉆頭鉆削性能有限元分析85-92
• 5.2.1 有限元模型的建立85-88
• 5.2.2 無織構鉆頭的有限元切削過程分析88-89
• 5.2.3 微織構鉆頭切削超高強度鋼的結果與分析89-92
• 5.3 本章小結92-93
• 第6章 總結與展望93-97
• 6.1 總結93-94
• 6.2 展望94-97
• 參考文獻97-101
• 致謝101

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王霄;張廣海;陳衛(wèi);劉會霞;符永宏;蔡蘭;;不同微細造型幾何形貌對潤滑性能影響的數(shù)值模擬[J];潤滑與密封;2007年08期

  本文關鍵詞：微織構刀具的設計與切削性能試驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：262357