【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刀齒形成明顯的沖擊作用,銑刀應力場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。本文在國家自然科學基金“高能效銑刀波動力學損傷機理及其多尺度協(xié)同設計方法”(51375124)支持下,提出銑刀跨尺度識別方法,建立銑刀刀齒組件應力波解算模型,并對其影響因素進行分析,提出刀齒組件應力波控制方法。為此,針對銑刀結構及其工作狀態(tài),建立單個刀齒切削時的瞬時切削力模型,通過霍普金森壓桿實驗,獲取沖擊載荷作用下的銑刀組件本構關系,提出銑刀組件跨尺度損傷識別方法,采用力連接方法進行銑刀連續(xù)介質(zhì)力學與分子動力學跨尺度關聯(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關系模型,揭示瞬時切削力作用下銑刀刀齒組件受力狀態(tài),發(fā)現(xiàn)銑刀組件受多個呈周期性動態(tài)載荷的作用,其內(nèi)部結構處于不穩(wěn)定狀態(tài)。采用有限質(zhì)點法,建立銑刀刀齒組件質(zhì)點模型,揭示刀齒組件內(nèi)部結構質(zhì)點間約束關系;利用一維弦線理論,建立弦線質(zhì)點運動方程,揭示動態(tài)力學載荷作用下銑刀刀齒組件弦線質(zhì)點的動態(tài)特性,同時給出應力波在結合面處發(fā)生透射、反射的作用機制;利用弦線質(zhì)點瞬時應力解算模型,提出銑刀刀齒組件質(zhì)點應力波仿真方法。結合銑刀刀齒結構,給出應力波衰減率計算方法,提出銑刀組件一維弦線系統(tǒng)應力波解算與驗證方法,并采用正交試驗方法,對刀齒應力波的影響因素進行分析,揭示各個因素對刀齒應力波影響的主次關系。以刀體結合面應力波的波峰最大值和波長為控制目標,以螺釘頭錐面夾角、每齒進給量、切削深度、轉(zhuǎn)速為控制變量,提出銑刀刀齒應力波控制方法,并驗證該方法的有效性。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力波,減小銑刀刀齒組件局部結構損傷。
【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，隨著銑刀結構、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，銑刀組件應力場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，若不能及時發(fā)現(xiàn)，會產(chǎn)生如圖 1-1 所示各銑刀組件破壞，產(chǎn)生不可修復的嚴重事故[3]。因此，有必要對此進行深入研究。(a)刀齒及其組件整體性破壞 (b)刀體螺紋結合面塑性變形及破壞

第2章 銑刀損傷特征及其跨尺度識別方法高速、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)點劇烈振動導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，銑刀波動力學損傷行為的實質(zhì)有待揭示。根據(jù)銑刀結構及其工作狀態(tài)，建立單個刀齒切削時的瞬時切削力模型，通過霍普金森壓桿實驗，獲取沖擊載荷作用下的銑刀組件本構關系，進行銑刀組件有限元變形場分析及損傷識別，提出銑刀組件介觀損傷分析方法，，采用力連接方法進行銑刀連續(xù)介質(zhì)力學與分子動力學跨尺度關聯(lián)分析，從而揭示高能效銑刀組件損傷特性，為下文刀齒組件應力波研究奠定基礎。2.1 銑刀組件瞬時切削力高速銑削過程中，受銑刀刀齒結構及斷續(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)部結構不穩(wěn)定的主要激勵源之一。銑刀切削方式如圖 2-1 所示。
【學位授予單位】：哈爾濱理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG714

【參考文獻】

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本文編號：2654905