單點(diǎn)金剛石超精密車削已成為目前制備高表面質(zhì)量元器件的重要加工技術(shù)手段之一,而微圓弧單點(diǎn)金剛石刀具的刀尖圓弧制造精度在加工過程中也是影響加工質(zhì)量的關(guān)鍵一環(huán)。微圓弧金剛石刀具可以通過修磨等手段來提高制造精度,但無論如何始終存在一定的偏差,所以在利用微圓弧金剛石刀具加工工件時,可以通過誤差補(bǔ)償?shù)姆椒▉硖岣呒庸ぞ取１疚囊垣@得刀具波紋度對加工工件表面質(zhì)量以及面形精度的影響規(guī)律為目的,利用Matlab軟件建立了數(shù)值仿真模型,據(jù)此展開了不同刀具波紋度下不同進(jìn)給速度以及刀尖圓弧半徑的數(shù)值仿真研究。首先利用半徑波幅儀對刀具進(jìn)行測量,根據(jù)測量結(jié)果,得到了兩種較為典型的刀具波紋度,中頻小幅值波紋度與低頻大幅值波紋度。然后對車削過程進(jìn)行了理論推導(dǎo),根據(jù)理論推導(dǎo)過程利用Matlab軟件建立數(shù)值仿真模型,研究了中頻小幅值波紋度與低頻大幅值波紋度的刀具在不同進(jìn)給速度以及刀尖圓弧半徑下對加工工件表面質(zhì)量以及面形精度的影響。開展了微小圓弧超精密車削加工實(shí)驗(yàn),并利用白光干涉儀和輪廓儀檢測加工后的圓弧曲面的表面質(zhì)量以及面形精度,結(jié)合仿真結(jié)果,得到了刀具波紋度對工件表面質(zhì)量及面形精度的影響規(guī)律。在文獻(xiàn)的調(diào)研中發(fā)現(xiàn),在刀具前... 

【文章來源】：中國工程物理研究院北京市

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２切削加工后不同織構(gòu)刀具磨損對比??１．２．４國內(nèi)外文獻(xiàn)簡析??

?微圓弧金剛石刀具超精密車削仿真與實(shí)驗(yàn)研究???？２３??工件輪廓??？３?????Ｗ?個??棚?防??７８０?＾?半徑ｌｍｍ圓弧輪廓??？?？？?????ＴＭ２１?ｒ？Ｊ?ＪＷ３?ｌ?＊Ｓ４?７Ｍ?）?ｍｔ?ｆ？６?５?７？ｆｌ??？?ＩＷ?？〇？＞?？Ｗ１?？〇?ｗｎｅ?１Ｗ？??（ａ）全局仿真結(jié)果?（ｂ）局部放大??圖２．３理想刀具仿真結(jié)果??ｆ，，ｔ．?—?—■?■■?—■?■?—?．?．?■?■?－?？．?－?＿■■■■＿■？?ｆ?＿?．．?■，?＿■■■＿■■■■■＿?????＜?■工件輪廓?＜?一工件輪廓??供??ｒａａ?４”??Ｔｗ｜??．半徑１ｍｍ圓弧輪廓?半徑１ｍｍ圓弧輪廓??ｒ〇？＞４?ｒａｔａ?．ｔ？＊?Ｔａｅａ?ｒｏ？ｒａｉ？ｎ：ｔｒ６ｒａＴ〇？ｒａｅ＊Ｑ？?ｕｎｉ?ｂｔ？?？ｎ？?ａｒｏ?ａｍ?ａ?ａｎ?ｏｏａ?＿ｉ??（ａ＞波峰位置局部放大?（ｂ）波谷位置局部放大??圖２．４帶波紋度刀具仿真結(jié)果??ｒｌ０－ｆ５?０４??ｒｌ０－ｆ５??ｉ：：丨ｔｏｆｅｄｌ：八?Ａ?Ａ?／??－〇．?１?１?ｉ?１?ｉ?１?ｉ?＇?ｉ?＇?０．０?????＇、義１?１?■?＾￣ｉ?■?ｒ＊—＇??２０?３０?４０?５０?６０?７０?４４．０?４４．２?４４．４?４４．６?４４．８?４５．０??展開角度（ｄｅｇ）?展開角度（ｄｅｇ）??（ａ）２０－７０度工件輪廓?（ｂ）４４－４Ｓ度局部區(qū)域工件輪廓??圖２．Ｓ理想刀具仿真得到的工件輪廓展平結(jié)果??２．３二維正交切削有限元仿真建模??利用ＡＢＡＱＵＳ軟件進(jìn)行有限元仿真分析

?微圓弧金剛石刀具超精密車削仿真與實(shí)驗(yàn)研宄???２．３．１繪制部件及部件裝配??本文建立的模型為金屬鋁二維正交切削有限元仿真，刀具材料為金剛石車刀。該模??型的部件分為工件和刀具，由于是建立二維正交切削，所以在模型空間設(shè)置時需要設(shè)置??為二維平面，部件單位設(shè)置為ｇｍ，類型選擇為可變形。工件模型大小為５（＾ｍｘ２０＾ｉｍ，??刀具模型為簡化的刀具截面，前刀面為〇°，后刀面為１〇°，刃口半徑為０．１ｐｍ。通常刀??具材料為金剛石，工件材料為金屬時，在刀具建模時會在類型里選擇解析剛體，將刀具??視為簡單的線段組成，而本文由于后續(xù)所建立刀具模型在并不是由簡單的線段組成，所??以也需要在類型中選擇可變形。同時在繪制過程中需要注意工件和刀具繪制的位置，在??繪制過程中考慮仿真的起始位置，將兩個部件的開始接觸的位置選擇同樣的起點(diǎn)進(jìn)行部??件繪制，這樣在裝配模塊中只需導(dǎo)入部件組合就可以完成裝配，既快速又準(zhǔn)確。??在工件部件繪制完成后，為了節(jié)約后續(xù)的網(wǎng)格劃分以及相互作用的設(shè)置時減少仿真??計(jì)算量，可以利用拆分面功能，將工件分為三層，如圖２．６所示，由上往下，第一層為??切削層，第二層為過渡層，第三層為工件基底。??圖２．６切削仿真模型??２．３．２材料屬性模塊參數(shù)設(shè)置??本課題研究的加工工件材料為高純鋁，純度大于９９．９９６％，在材料屬性模塊中需要??設(shè)置的工件材料物理參數(shù)如表２．２所示。刀具材料為金剛石，其需要設(shè)置的物理參數(shù)如??表２．３所示。??１４??


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