本文關鍵詞：難加工材料高速數控加工過程在線測溫實驗研究

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【摘要】：在高速切削的狀態(tài)下,會產生大量的切削熱,而刀具-切屑區(qū)域的熱分布是影響高速切削刀具壽命、工件加工表面質量的重要因素,尤其是在廣泛采用難加工材料的今天,對刀具的要求就會更高,因此對高速切削過程刀具溫度測量方法的研究不僅有助于研究高速切削機理,同時對加工過程中的切削熱和切削溫度的研究,通過分析和優(yōu)化,可以提高刀具的使用壽命及工作可靠性。本文基于人工熱電偶的測溫原理,利用本實驗室自主研發(fā)設計的嵌入式測溫刀柄,通過對以Cr12MoV為難加工材料的工件進行曲面加工,并根據測得的溫度數據,分析數控加工刀路的溫升特性,為路徑優(yōu)化提供理論依據和實驗數據。主要研究內容如下:首先,以Cr12MoV為工件材料,選擇旋鈕作為典型零件,通過Pro/E對旋鈕模型進行三維造型,并轉換成MasterCam9.1可以識別的文件格式。在MasterCam9.1中進行相關參數的設置,選擇走刀路徑,經過實體驗證確定符合加工要求后,生成相應的NC數控文件,完成旋鈕模型的自動編程。其次,進行了高速銑削刀具溫度測量的正交實驗,通過對測溫實驗數據的分析,分別分析了整體溫度和局部溫度溫升的特性。根據刀路圖可知,溫度曲線的波峰一般發(fā)生在曲率較大和刀具轉向的點。在局部,刀具溫度不是平穩(wěn)波動,而是呈鋸齒狀的震蕩式波動。同時分析了切削參數對刀具溫度的影響,根據結果可知,銑削速度比進給量對溫度的影響較顯著。運用遺傳算法,以材料切除率和刀具的溫度作為優(yōu)化目標,以銑削參數作為約束變量進行優(yōu)化。通過MATLAB內置的遺傳算法工具箱對目標函數進行優(yōu)化,經過51次收斂得到最優(yōu)解。通過實驗對優(yōu)化結果進行驗證,優(yōu)化后的切削參數可降低刀具的溫度,并增加切除率。最后,通過對MasterCam9.1自帶的粗加工的幾種走刀方式的分析對比,并選擇往復行切、單向切削和等距環(huán)切三種刀路作為優(yōu)化目標。通過刀路圖和仿真加工效果圖,對三種走刀方式進行對比驗證,分析出三種走刀方式在溫度和效率上的優(yōu)劣,并且給出了在實際加工過程中對于刀路選擇的建議。經過理論建模和實驗研究發(fā)現了數控加工過程中刀具溫升規(guī)律,以及溫升對刀具、工件的影響,為優(yōu)化數控加加工參數和刀具路徑提供依據。
【關鍵詞】：數控加工 難加工材料 在線溫度測量 溫升特性 加工路徑優(yōu)化
【學位授予單位】：廣東海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG659
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1.緒論9-16
• 1.1 課題背景及研究意義9-10
• 1.2 國內外研究現狀10-13
• 1.2.1 難加工材料高速切削研究10-11
• 1.2.2 高速切削刀具溫度測量研究11-12
• 1.2.3 切削參數優(yōu)化研究12
• 1.2.4 加工路徑優(yōu)化研究12-13
• 1.3 本文主要研究內容及體系結構13-16
• 1.3.1 課題來源及主要研究內容13
• 1.3.2 本文的體系結構13-16
• 2 在線測溫實驗原理16-21
• 2.1 刀具溫度的主要測量方法16
• 2.2 基于人工熱電偶法的在線測溫16-20
• 2.2.1 熱電偶的標定17-18
• 2.2.2 嵌入式測溫刀柄18-19
• 2.2.3 測溫電路板及數據采集卡19-20
• 2.2.4 采集軟件20
• 2.3 本章小結20-21
• 3 高速銑削溫度在線測溫21-36
• 3.1 旋鈕三維實體建模及自動編程21-26
• 3.1.1 旋鈕三維實體建模21
• 3.1.2 加工工藝21-22
• 3.1.3 旋鈕加工自動編程22-26
• 3.2 立銑刀切削溫度實驗方案的設計26-29
• 3.2.1 實驗條件26-28
• 3.2.2 實驗方案設計28-29
• 3.3 實驗結果與分析29-35
• 3.3.1 整體溫度分析29-31
• 3.3.2 局部溫度分析31-32
• 3.3.3 切削參數對溫度的影響32-34
• 3.3.4 銑削溫度回歸模型34-35
• 3.4 本章小結35-36
• 4 難加工材料高速銑削切削參數優(yōu)化36-41
• 4.1 銑削參數優(yōu)化的意義36
• 4.2 優(yōu)化算法36-37
• 4.3 優(yōu)化數學模型建立37-40
• 4.3.1 優(yōu)化目標及多目標函數37
• 4.3.2 設計約束37-38
• 4.3.3 優(yōu)化模型建立38
• 4.3.4 優(yōu)化求解38-39
• 4.3.5 優(yōu)化結果分析39-40
• 4.4 本章小結40-41
• 5 難加工材料高速銑削加工路徑的優(yōu)化41-45
• 5.1 刀具路徑優(yōu)劣的評價指標41
• 5.2 刀具路徑優(yōu)化41-44
• 5.2.1 走刀方式的分類41-42
• 5.2.2 不同路徑的比較42-43
• 5.2.3 結果與分析43-44
• 5.3 本章小結44-45
• 6 結論與展望45-47
• 6.1 結論45-46
• 6.1.1 總結45-46
• 6.1.2 主要創(chuàng)新點46
• 6.2 存在的問題及展望46-47
• 參考文獻47-51
• 附錄51-55
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文55-56
• 致謝56-57
• 作者簡介57-58
• 導師簡介58

【參考文獻】

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本文編號：726043