【摘要】：金屬鋸切作為機(jī)械加工制造過(guò)程中的重要環(huán)節(jié),由于其材料適應(yīng)性好,生產(chǎn)效率高等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、汽車、造船和航空航天等國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。但目前在金屬鋸切過(guò)程中,當(dāng)帶鋸條的橫向振動(dòng)加劇時(shí),會(huì)導(dǎo)致材料損失,工件表面質(zhì)量和尺寸精度降低,以及影響材料的加工效率等。針對(duì)金屬鋸條橫向振動(dòng)特性及其抑制方法開(kāi)展研究即是解決上述問(wèn)題的關(guān)鍵所在。針對(duì)金屬帶鋸條鋸切過(guò)程中橫向振動(dòng)及其抑制的問(wèn)題,本文創(chuàng)新地提出了采用表面織構(gòu)的解決方案,并主要進(jìn)行了以下研究:首先,引入軸向運(yùn)動(dòng)薄板模型,構(gòu)建了空載情況下的金屬帶鋸條橫向振動(dòng)模型,詳細(xì)分析了空載情況下金屬帶鋸條的橫向振動(dòng)特性。其次,建立了帶鋸條鋸切過(guò)程中鋸齒橫向負(fù)載模型,詳細(xì)分析了金屬帶鋸條負(fù)載情況下的橫向振動(dòng)特性。然后,基于表面織構(gòu)在鋸切過(guò)程中產(chǎn)生動(dòng)壓效應(yīng)的機(jī)理,分析了織構(gòu)帶鋸條對(duì)鋸切過(guò)程中橫向振動(dòng)的抑制作用,并在理論研究的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)與制備了具有不同參數(shù)表面織構(gòu)的織構(gòu)帶鋸條。最后,搭建了織構(gòu)帶鋸條鋸切實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái),進(jìn)行了織構(gòu)帶鋸條鋸切過(guò)程中橫向振動(dòng)特性的實(shí)驗(yàn)研究,并對(duì)所采集的織構(gòu)帶鋸條橫向負(fù)載數(shù)據(jù)進(jìn)行了時(shí)域與頻域特性的分析,探討了表面織構(gòu)對(duì)帶鋸條鋸切過(guò)程中橫向振動(dòng)的抑制作用。本文研究分析結(jié)果表明:在金屬帶鋸條表面加工織構(gòu)能夠有效抑制鋸切過(guò)程中帶鋸條的橫向振動(dòng),且不同參數(shù)的織構(gòu)所起到的作用效果不同。主要體現(xiàn)在織構(gòu)帶鋸條與普通帶鋸條相比,其橫向負(fù)載時(shí)域特性中均方根誤差降低了38.22%~48.42%,頻域特性中高頻段300~400Hz之間信號(hào)峰值得到了降低。此外,在所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)中,深徑比為0.01的表面織構(gòu)對(duì)帶鋸條橫向振動(dòng)的抑制起到了相對(duì)最有效的作用。
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG56
【圖文】：

如圖 2.4 所示，在左偏齒的情況下，可以通過(guò)分解主切削力，橫向力和示每個(gè)左偏齒的瞬時(shí)切削力，其表達(dá)式如下：( + ) cos sin sin sin ( )( + ) sin cos cos sin cos ( )( + ) 0 sin cos cos ( ) + = + + l m z z x z l ml m z x z x z l ml m x z x l mFX i a Fx i aFY i a Fy i aFZ i a Fz i aγ γ γ γγ γ γ γ γγ γ γ（式中， l 表示左偏齒；+mi a 表示左偏齒鋸齒的序號(hào)；xγ 和zγ 分別為左右偏齒相對(duì)于X 軸和 Z 軸旋轉(zhuǎn)的角度。同理，在右偏齒的情況下，也可以通過(guò)分解主切削力，橫向力和徑向力個(gè)右偏齒的瞬時(shí)切削力，其表達(dá)式如下：( ) cos sin sin sin ( )( ) sin cos cos sin cos ( )( ) 0 sin cos cos ( ) + + + = + + + r m z z x z r mr m z x z x z r mr m x z x r mFX i b Fx i bFY i b Fy i bFZ i b Fz i bγ γ γ γγ γ γ γ γγ γ γ（

金屬帶鋸條鋸切過(guò)程中，橫向負(fù)載較小，且其運(yùn)行速度較快，因此鋸切鋸條與工件鋸縫側(cè)壁接觸工況屬于高速輕載工況。在這種條件下，流體在切削潤(rùn)滑過(guò)程中起主導(dǎo)作用。圖 3.1（a）形象地說(shuō)明了動(dòng)壓效應(yīng)產(chǎn)生當(dāng)兩表面中下表面以速度 U 運(yùn)動(dòng)時(shí)，沿運(yùn)動(dòng)方向的間隙逐漸減小，潤(rùn)滑流向小口，并行成收斂間隙。此時(shí)，由于速度流動(dòng)引起的單位長(zhǎng)度上的中三角形面積表示）沿運(yùn)動(dòng)方向減小。由于流量連續(xù)條件，產(chǎn)生如圖所布。此壓力引起的壓力流動(dòng)將減少大口的流入流量, 而增加小口的流出持各斷面的流量相等[51]。由此可見(jiàn), 流體沿收斂間隙流動(dòng)將產(chǎn)生正壓力隙不能產(chǎn)生正壓力。根據(jù)流體動(dòng)壓形成機(jī)理，理想光滑兩表面在潤(rùn)滑狀態(tài)下是無(wú)法產(chǎn)生流體，兩表面間除了需要具備相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度這個(gè)條件外，還需具有一定的收因此，在運(yùn)動(dòng)表面加工出的表面織構(gòu)使其滿足了存在收斂間隙這一條件夠在兩相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間產(chǎn)生動(dòng)壓效應(yīng)并形成流體動(dòng)壓效應(yīng)，并產(chǎn)生動(dòng)壓其具體示意圖如圖 3.2 所示。

3.2 織構(gòu)帶鋸條的設(shè)計(jì)與制備3.2.1 帶鋸條表面織構(gòu)設(shè)計(jì)在對(duì)表面織構(gòu)的研究中發(fā)現(xiàn)，織構(gòu)的形狀，參數(shù)以及排布形式都是影響織構(gòu)表面產(chǎn)生流體動(dòng)壓承載力的主要因素。因此，選擇合理的表面織構(gòu)形狀，參數(shù)以及排布形式對(duì)提高織構(gòu)表面的流體動(dòng)壓承載力是至關(guān)重要的。在對(duì)表面織構(gòu)形狀的研究中，專家學(xué)者們對(duì)不同形狀的表面織構(gòu)進(jìn)行了研究應(yīng)用。其中南京航空航天大學(xué)的于海武等人研究了圓形，橢圓形和三角形的表面織構(gòu)的作用性能[38,53]。在這項(xiàng)研究中，他們基于雷諾方程，計(jì)算了不同形狀表面織構(gòu)產(chǎn)生的無(wú)量綱流體動(dòng)壓承載力，其結(jié)果如圖 3.5 所示。從圖中可以看出，表面織構(gòu)的右邊產(chǎn)生較高的流體動(dòng)壓承載力，左邊產(chǎn)生的流體動(dòng)壓承載力較低。而“三角形△↑”和“橢圓形∥”表面織構(gòu)產(chǎn)生的流體動(dòng)壓承載力較低，“三角形△↓”和“橢圓形⊥”則產(chǎn)生較高的流體動(dòng)壓承載力。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

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本文編號(hào)：2755687