【摘要】：高能效銑刀在高速、斷續(xù)銑削過程中,切削刃在工件上切入切出對(duì)刀齒形成明顯的沖擊作用,銑刀應(yīng)力場(chǎng)分布的不均勻性顯著增加,引起銑刀刀齒產(chǎn)生局部性損傷,銑刀組件內(nèi)部載荷的傳播特性有待揭示。本文在國(guó)家自然科學(xué)基金“高能效銑刀波動(dòng)力學(xué)損傷機(jī)理及其多尺度協(xié)同設(shè)計(jì)方法”(51375124)支持下,提出銑刀跨尺度識(shí)別方法,建立銑刀刀齒組件應(yīng)力波解算模型,并對(duì)其影響因素進(jìn)行分析,提出刀齒組件應(yīng)力波控制方法。為此,針對(duì)銑刀結(jié)構(gòu)及其工作狀態(tài),建立單個(gè)刀齒切削時(shí)的瞬時(shí)切削力模型,通過霍普金森壓桿實(shí)驗(yàn),獲取沖擊載荷作用下的銑刀組件本構(gòu)關(guān)系,提出銑刀組件跨尺度損傷識(shí)別方法,采用力連接方法進(jìn)行銑刀連續(xù)介質(zhì)力學(xué)與分子動(dòng)力學(xué)跨尺度關(guān)聯(lián)分析,揭示高能效銑刀組件損傷特性。利用銑刀刀齒組件力學(xué)關(guān)系模型,揭示瞬時(shí)切削力作用下銑刀刀齒組件受力狀態(tài),發(fā)現(xiàn)銑刀組件受多個(gè)呈周期性動(dòng)態(tài)載荷的作用,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)處于不穩(wěn)定狀態(tài)。采用有限質(zhì)點(diǎn)法,建立銑刀刀齒組件質(zhì)點(diǎn)模型,揭示刀齒組件內(nèi)部結(jié)構(gòu)質(zhì)點(diǎn)間約束關(guān)系;利用一維弦線理論,建立弦線質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方程,揭示動(dòng)態(tài)力學(xué)載荷作用下銑刀刀齒組件弦線質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)特性,同時(shí)給出應(yīng)力波在結(jié)合面處發(fā)生透射、反射的作用機(jī)制;利用弦線質(zhì)點(diǎn)瞬時(shí)應(yīng)力解算模型,提出銑刀刀齒組件質(zhì)點(diǎn)應(yīng)力波仿真方法。結(jié)合銑刀刀齒結(jié)構(gòu),給出應(yīng)力波衰減率計(jì)算方法,提出銑刀組件一維弦線系統(tǒng)應(yīng)力波解算與驗(yàn)證方法,并采用正交試驗(yàn)方法,對(duì)刀齒應(yīng)力波的影響因素進(jìn)行分析,揭示各個(gè)因素對(duì)刀齒應(yīng)力波影響的主次關(guān)系。以刀體結(jié)合面應(yīng)力波的波峰最大值和波長(zhǎng)為控制目標(biāo),以螺釘頭錐面夾角、每齒進(jìn)給量、切削深度、轉(zhuǎn)速為控制變量,提出銑刀刀齒應(yīng)力波控制方法,并驗(yàn)證該方法的有效性。與已有的初始控制方案相比,采用該方法可有效控制銑刀刀齒組件應(yīng)力波,減小銑刀刀齒組件局部結(jié)構(gòu)損傷。
【圖文】：

第1章 緒論1.1 課題研究的背景與意義高能效銑刀在高速、斷續(xù)切削條件下，隨著銑刀結(jié)構(gòu)、材料和切削參數(shù)的改變，其內(nèi)部能量和質(zhì)量分布也隨之發(fā)生改變，銑刀組件應(yīng)力場(chǎng)分布不均勻性顯著增加[1-2]。在此條件下，銑刀一旦發(fā)生損傷或存在潛在缺陷，其破壞程度將迅速發(fā)展，若不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，會(huì)產(chǎn)生如圖 1-1 所示各銑刀組件破壞，產(chǎn)生不可修復(fù)的嚴(yán)重事故[3]。因此，有必要對(duì)此進(jìn)行深入研究。(a)刀齒及其組件整體性破壞 (b)刀體螺紋結(jié)合面塑性變形及破壞

第2章 銑刀損傷特征及其跨尺度識(shí)別方法高速、斷續(xù)切削的沖擊載荷作用下，銑刀內(nèi)部載荷的傳播存在較大差異，部分質(zhì)點(diǎn)劇烈振動(dòng)導(dǎo)致的銑刀損傷已成為制約高速銑削能效大幅度提高的的瓶頸，銑刀波動(dòng)力學(xué)損傷行為的實(shí)質(zhì)有待揭示。根據(jù)銑刀結(jié)構(gòu)及其工作狀態(tài)，建立單個(gè)刀齒切削時(shí)的瞬時(shí)切削力模型，通過霍普金森壓桿實(shí)驗(yàn)，獲取沖擊載荷作用下的銑刀組件本構(gòu)關(guān)系，進(jìn)行銑刀組件有限元變形場(chǎng)分析及損傷識(shí)別，提出銑刀組件介觀損傷分析方法，，采用力連接方法進(jìn)行銑刀連續(xù)介質(zhì)力學(xué)與分子動(dòng)力學(xué)跨尺度關(guān)聯(lián)分析，從而揭示高能效銑刀組件損傷特性，為下文刀齒組件應(yīng)力波研究奠定基礎(chǔ)。2.1 銑刀組件瞬時(shí)切削力高速銑削過程中，受銑刀刀齒結(jié)構(gòu)及斷續(xù)切削的影響，使得呈周期性變化的切削力成為引起銑刀組件內(nèi)部結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的主要激勵(lì)源之一。銑刀切削方式如圖 2-1 所示。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG714

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2654905