【摘要】：拉削工藝因其高效、高精度的加工特性,已在精密制造行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。拉刀則是一種專門用于拉削加工的刀具。研究表明,在低速重載的加工條件下,拉刀性能是制約拉削加工質(zhì)量和拉刀使用壽命的關(guān)鍵因素。因此如何在傳統(tǒng)的拉削制造領(lǐng)域引入新興學(xué)科的科研成果,有效降低拉削負載和刀具磨損,提高拉削加工性能和刀具使用壽命,對于拉削制造領(lǐng)域有著十分重要的意義。研究發(fā)現(xiàn),合理的仿生表面織構(gòu)可改善界面摩擦學(xué)特性。因此,為減緩拉刀表面磨損和提高刀具使用壽命,本文將仿生學(xué)和表面織構(gòu)技術(shù)應(yīng)用到拉刀表面。首先,依據(jù)拉削過程的作用機理,在仿生學(xué)中選取了能夠合理應(yīng)用于拉刀表面的仿生形狀;隨后,建立了流體動力學(xué)模型和動態(tài)切削模型,綜合分析了拉削液的流動特性和拉刀的應(yīng)力分布特性,得到了最優(yōu)的仿生織構(gòu)形狀;最后,通過激光加工技術(shù),制備得到仿生微織構(gòu)拉刀,并進行了拉削負載對比實驗、刀具表面形貌及粗糙度觀測實驗、刀具切削刃壓痕實驗,驗證了仿生微織構(gòu)拉刀設(shè)計的合理性。本文研究內(nèi)容主要分為以下五個章節(jié)。第一章是緒論部分。本章首先介紹了項目背景,隨后介紹了刀具優(yōu)化設(shè)計、仿生表面織構(gòu)技術(shù)、織構(gòu)刀具制備工藝等相關(guān)技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,最后總結(jié)了本文的主要研究內(nèi)容。第二章是仿生微織構(gòu)應(yīng)用原理部分。本章首先分析了部分自然界生物及非生物體表的減磨減阻形狀,并闡述其減磨機理;隨后分析了拉削過程的作用機理,選取了三種適用于拉刀表面的織構(gòu)形狀;最后通過流體動力學(xué)仿真、拉削動態(tài)分離仿真和有限元分析,得出最優(yōu)仿生織構(gòu)形狀,并從應(yīng)力均布、動壓潤滑等角度剖析微織構(gòu)作用機理。第三章是微織構(gòu)拉刀制備部分。本章首先介紹了物理激光加工設(shè)備,并在拉刀后刀面進行壓痕實驗,為微織構(gòu)的加工提供依據(jù);隨后,研究了各個激光加工參數(shù)對拉刀表面織構(gòu)形狀的影響,以得到最優(yōu)的加工參數(shù);最后利用激光加工技術(shù),在拉刀后刀面開設(shè)了織構(gòu),并通過高倍快速攝像儀和臺階儀,觀測和分析了微織構(gòu)的表面形貌和能量殘留現(xiàn)象。第四章是拉削實驗部分。本章首先介紹了拉削實驗方案,明確了拉削實驗?zāi)康?對拉削實驗臺、拉刀幾何參數(shù)、拉削實驗條件進行了詳細介紹;隨后基于此目的設(shè)計了拉削實驗臺,對LG612Ya-800型拉床進行改進,使用PTH503通用型壓力傳感器測量液壓缸有桿腔和無桿腔內(nèi)腔壓力,使用加速度傳感器測量拉削過程中的拉削加速度,使用快速攝像儀觀測拉刀表面磨損形貌。最后繪制拉削負載曲線,采樣織構(gòu)拉刀及加工后工件的顯微形貌,從拉削負載、磨損等角度驗證了仿生微織構(gòu)拉刀具有改善拉削性能的作用。第五章是總結(jié)與展望。本章回顧了本文研究工作,總結(jié)了本研究對仿生微織構(gòu)拉刀設(shè)計的指導(dǎo)意義,并對表面織構(gòu)技術(shù)、仿生學(xué)在其他制造業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用提出展望。
【圖文】：

杭州電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章 緒 論.1 課題背景及研究意義《中國制造 2025》提出了提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)能耗、保證生產(chǎn)質(zhì)量等。順應(yīng)這樣的時代背景，拉削加工因其高效高精度的加工特性被廣泛應(yīng)用在裝備、汽車工業(yè)、鐵路、能源工業(yè)等制造領(lǐng)域[1-4]。拉削加工應(yīng)用領(lǐng)域如圖 示。正因為拉削加工具有如何廣闊的應(yīng)用背景，所以引入前沿技術(shù)來提高拉藝性能具有十分廣闊的產(chǎn)業(yè)前景和十分重要的工程意義。

用于檢測集成的細長球頭銑刀接近切割區(qū)的振動過程。他所設(shè)計的銑削實驗平臺如圖1.2 所示。通過組合的實驗數(shù)據(jù)和檢測工具，預(yù)測過程控制策略，以避免關(guān)鍵的磨損和振動。尼孟合金 C-263 因其強度高、導(dǎo)熱系數(shù)低、易硬化、材料易黏附刀具的特點，造成其加工十分困難。印度學(xué)者 Koyilada[18]針對這一難題，，選擇適當(dāng)?shù)某练e技術(shù)，將涂層技術(shù)引入刀具制備過程。氣相沉積技術(shù)包括化學(xué)和物理兩種，未研究其差異，他同時采用了這兩種技術(shù)制備涂層刀具，并對表面粗糙度、切削力、切削溫度、分層溫度折減系數(shù)等性能進行分析。研究表明，PVD 涂層刀具各個加工參數(shù)顯著改善，表面粗糙度降低 74.3%，切削力降低 6.3%、切削溫度降低 13.4%和芯片溫度折減系數(shù)降低 22%。PVD 涂層刀具由 TiN 和 TiAlN 雙層結(jié)構(gòu)組成。PVD涂層刀具相對于傳統(tǒng)刀具，對于刀具表面磨損有著顯著的減緩作用，并且這種減
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG715

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 劉西川;高太長;劉磊;胡帥;;雨滴微物理特征研究及測量技術(shù)進展[J];地球科學(xué)進展;2013年11期

2 劉俊杰;周秀芝;;雨滴下落收尾速度的一般討論[J];物理與工程;2010年05期

本文編號：2671227