【摘要】：高速硬切削加工中通常選用PCBN刀具進行切削,而PCBN刀具材料較脆,通常在刃口上磨制負倒棱以提高刀具刃口強度,延長使用壽命。但負倒棱結構會使切屑阻塞積聚,導致切削力和切削溫度升高,加劇刀具磨損失效。為改善上述問題,本文結合空間曲線刃協(xié)調(diào)切屑流動的特點,設計了近余弦強化刃PCBN刀具,并結合刀具結構和機床磨削加工方式,利用線性逼近的方式制備出符合加工精度要求的近余弦強化刃PCBN刀具。同時開展高速硬切削實驗,與定值倒棱PCBN刀具進行對比,分析其切削加工性能,為PCBN刀具的開發(fā)和應用提供理論基礎。首先,研究近余弦強化刃PCBN刀具的設計和制備方法。針對硬切削過程中排屑散熱、降低切削阻力問題,提出近余弦強化刃PCBN刀具,并利用軟件MATLAB對刀具刃線進行數(shù)值模擬;結合端面磨削和化歸思想,提出了逼近式磨削軌跡規(guī)劃方案,并利用軌跡仿真和磨削實驗優(yōu)選了磨削次數(shù);提出了近余弦強化刃刀具刃口缺陷、倒棱寬度和角度等參數(shù)的精度檢測方法,完成了對所開發(fā)刀具磨削精度的定量評價。其次,開展高速硬切削實驗,提出切屑宏微觀形態(tài)、月牙洼磨損、加工表層微觀結構的檢測方法。與定值倒棱PCBN刀具進行對比研究,分析切削參數(shù)和刀具磨損對兩種結構刀具切削力和切削溫度的影響。并基于高速攝影技術,研究近余弦強化刃刀具對宏觀切屑流出狀態(tài)的影響,之后對保留的切屑進行金相實驗,分析其在微觀切屑形態(tài)上的特點。最后,對兩種結構刀具的磨損過程進行分析,并采用月牙洼磨損面積、深度、月牙洼磨損區(qū)域距切削刃距離、后刀面磨損長度、寬度等指標對刀具磨損形貌進行評價,揭示刀具磨損機理。基于兩種結構刀具的磨損特性,對其加工表面形貌、白層、殘余應力等特征進行評價,分析近余弦強化刃刀具在切削加工方面的優(yōu)勢。
【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】：TG711
【圖文】：

Fig.1-2 Characterization structure of waterfall cutting edge[13]等針對倒棱刃口結構，設計多種刃口參數(shù)，研究刃口參損的影響，并討論不同切削條件下，各參數(shù)刀具的綜合性高刀具壽命，改善刃口散熱條件，設計一種漸變鈍圓刃口示。并開展了高速硬切削淬硬鋼 AISI4340 實驗，結合有限變鈍圓刃口結構與常規(guī)鈍圓刃口結構在切削力、切削溫度損等方面的特點，結果表明，漸變鈍圓刃口結構能夠減少，降低工件表面的塑性應變，提高刀具使用壽命。圖 1-3 常規(guī)鈍圓和漸變鈍圓刃口結構設計-3 The structure design of uniform radius and variable radius cutting e

圖 1-2 水瀑布刃口結構表征ig.1-2 Characterization structure of waterfall cutting ed針對倒棱刃口結構，設計多種刃口參數(shù)，研究影響，并討論不同切削條件下，各參數(shù)刀具的具壽命，改善刃口散熱條件，設計一種漸變鈍開展了高速硬切削淬硬鋼 AISI4340 實驗，結圓刃口結構與常規(guī)鈍圓刃口結構在切削力、切方面的特點，結果表明，漸變鈍圓刃口結構能低工件表面的塑性應變，提高刀具使用壽命。

圖 1-4 典型刀具制備方法Fig.1-4 Typical tool preparation method磨料噴射加工是一種價格更為便宜的刃口制備方法[21,22]，該的韌性和可靠性[23]。具體是將載體介質(zhì)中混合的研磨介質(zhì)噴混合物沖擊刀具局部區(qū)域，形成刃口結構。許多實驗證明，口表面質(zhì)量的影響依賴于各種參數(shù)，這包括磨料材料、晶粒的幾何形狀、噴嘴的橫向速度，射流壓力等。干濕磨料噴射過程中使用的載體介質(zhì)的類型不同，干磨料噴射加工采用空質(zhì)，而濕磨噴射加工則采用噴砂與水混合作為載體介質(zhì)。加工適用于加工刀具刃口結構未定，或材料去除過程和刃口的條件下[24]，通常采用能夠旋轉(zhuǎn)的工具如輪子或硬毛刷，其而硬的剛毛或聚合物纖維如尼龍絲，并含有磨料如 SiC、A，剛毛的長度、直徑以及剛毛的排列、密度等對加工的影響適用于加工尺寸小且不對稱的鈍圓刃口結構[25,26]，鈍圓的尺、切削速度、進給和鈍化時間影響，如圖 1-5 所示[27]。進給

【參考文獻】

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本文編號：2760059