本文關(guān)鍵詞：微織構(gòu)麻花鉆的設(shè)計(jì)制備及鉆削性能研究

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【摘要】：針對(duì)麻花鉆在鉆削過(guò)程中存在摩擦磨損嚴(yán)重、鉆削溫度高等問(wèn)題,本文提出了全新的微織構(gòu)麻花鉆的概念及設(shè)計(jì)思路。利用有限元法分析了微織構(gòu)對(duì)麻花鉆Mises應(yīng)力分布的影響。采用激光加工方法,制備了不同形狀的微織構(gòu)麻花鉆。通過(guò)鉆削試驗(yàn),研究了微織構(gòu)麻花鉆的鉆削性能。提出了五種不同結(jié)構(gòu)形狀的微織構(gòu),分別為：與麻花鉆主切削刃平行的微織構(gòu)(T-PX)、與麻花鉆主切削刃夾角為45度的斜紋狀微織構(gòu)(T-XW)、與麻花鉆主切削刃垂直的微織構(gòu)(T-CZ)、橢圓狀微織構(gòu)(T-TY)、微孔狀微織構(gòu)(T-WK)。通過(guò)有限元方法分析計(jì)算了五種微織構(gòu)麻花鉆鉆尖處的Mises應(yīng)力值,結(jié)果表明,T-TY麻花鉆、T-XW麻花鉆和T-WK麻花鉆鉆尖處的應(yīng)力集中較小。分析了微織構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)麻花鉆鉆尖處Mises應(yīng)力分布狀態(tài)的影響,得出了最佳的微織構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)。其中T-TY麻花鉆微織構(gòu)的最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)為：微織構(gòu)距離主切削刃300μm,橢圓圈數(shù)為三圈,槽寬為80μm,槽深為50μm,微織構(gòu)間距為200μm；T-XW麻花鉆微織構(gòu)的最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)為：微織構(gòu)距離主切削刃300μm,槽寬為100μm,槽深為50μm,微織構(gòu)間距為200μm；T-WK麻花鉆微織構(gòu)的最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)：微織構(gòu)距離主切削刃300μm,槽寬為50μm,槽深為50μm,微織構(gòu)間距為200μm。采用激光加工的方法,制備了不同結(jié)構(gòu)形狀的微織構(gòu)麻花鉆。研究了激光加工參數(shù)(激光加工功率、激光加工頻率、激光掃描速度、激光掃描次數(shù))對(duì)微織構(gòu)尺寸和表面形貌的影響,分析得出了制備這三種微織構(gòu)的合理加工參數(shù)范圍。試驗(yàn)表明：微織構(gòu)的深度隨著激光加工功率的增大而增大,隨著激光掃描速度的增大而減小,隨著激光加工頻率的增大呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì),隨著激光掃描次數(shù)的增大而增大。微織構(gòu)的槽寬隨著激光加工功率的增大而增大,隨著掃描速度、激光頻率和掃描次數(shù)的增大變化不大。綜合分析微織構(gòu)的尺寸和表面形貌,選擇制備條紋狀微織構(gòu)麻花鉆(T-XW)的工藝參數(shù)為：激光加工功率為12W,激光加工頻率為30Hz,激光掃描速度為120mm/s,激光掃描次數(shù)為1次。制備微孔狀微織構(gòu)麻花鉆(T-WK)的工藝參數(shù)為：激光加工功率為9W,激光加工頻率為30Hz,激光掃描速度為120mm/s,激光掃描次數(shù)為1次。制備橢圓狀微織構(gòu)麻花鉆(T-TY)的工藝參數(shù)為：激光加工功率為15W,激光加工頻率為40Hz,激光掃描速度為100mm/s,激光掃描次數(shù)為3次。根據(jù)激光加工微織構(gòu)的最優(yōu)工藝參數(shù),制備出了T-XW、T-WK和T-TY微織構(gòu)麻花鉆。將制備出的T-XW、T-WK和T-TY微織構(gòu)麻花鉆與傳統(tǒng)的無(wú)織構(gòu)麻花鉆(WT)進(jìn)行干鉆削對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)表明,與傳統(tǒng)的無(wú)織構(gòu)麻花鉆相比,T-XW、T-WK和T-TY微織構(gòu)麻花鉆的鉆削力、鉆削溫度和麻花鉆磨損均顯著降低,鉆屑長(zhǎng)度也有所減小。其中T-XW麻花鉆的鉆削性能最好,約降低鉆削力17%-31%；降低鉆削溫度19%-21%。微織構(gòu)麻花鉆能夠有效的降低麻花鉆的粘結(jié)磨損；表面微織構(gòu)能夠在整個(gè)鉆削過(guò)程中起到減摩、斷屑作用。分析認(rèn)為微織構(gòu)的存在,阻礙了切屑流動(dòng),促使切屑發(fā)生二次變形,使切屑更易折斷,從而能有效的減小鉆削過(guò)程中的摩擦磨損；切屑折斷后更有利于切屑排出,帶走切削熱,有利于降低鉆削溫度。
【關(guān)鍵詞】：微織構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 微織構(gòu)麻花鉆制備 干鉆削加工 麻花鉆磨損
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG713.1
【目錄】：

• 摘要10-12
• ABSTRACT12-14
• 第1章 緒論14-26
• 1.1 本課題研究的背景和意義14-15
• 1.2 麻花鉆研究的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀15-18
• 1.2.1 麻花鉆材料的研究15-17
• 1.2.2 麻花鉆結(jié)構(gòu)的優(yōu)化17
• 1.2.3 麻花鉆刃磨的改進(jìn)17-18
• 1.3 表面微織構(gòu)研究現(xiàn)狀18-25
• 1.3.1 表面微織構(gòu)及其研究現(xiàn)狀18-21
• 1.3.2 表面微織構(gòu)在刀具的應(yīng)用21-25
• 1.4 本課題的主要研究?jī)?nèi)容25-26
• 第2章 微織構(gòu)麻花鉆的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)26-46
• 2.1 有限元分析法簡(jiǎn)介26-27
• 2.2 微織構(gòu)麻花鉆有限元模型的建立27-32
• 2.2.1 幾何模型導(dǎo)入27-29
• 2.2.2 材料屬性定義29
• 2.2.3 網(wǎng)格劃分29-31
• 2.2.4 定義約束和載荷31-32
• 2.3 微織構(gòu)形狀對(duì)麻花鉆應(yīng)力的影響32-35
• 2.4 橢圓狀微織構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)麻花鉆應(yīng)力的影響35-39
• 2.4.1 橢圓狀微織構(gòu)圈數(shù)對(duì)麻花鉆應(yīng)力的影響36-37
• 2.4.2 橢圓狀微織構(gòu)槽寬對(duì)麻花鉆應(yīng)力的影響37-39
• 2.5 斜紋狀和微孔狀微織構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)麻花鉆應(yīng)力的影響39-45
• 2.5.1 斜紋狀和微孔狀微織構(gòu)的槽寬對(duì)麻花鉆應(yīng)力的影響39-42
• 2.5.2 斜紋狀和微孔狀微織構(gòu)的間距對(duì)麻花鉆應(yīng)力的影響42-45
• 2.6 本章小結(jié)45-46
• 第3章 微織構(gòu)麻花鉆的制備工藝研究46-68
• 3.1 微織構(gòu)的激光加工技術(shù)46-47
• 3.2 微織構(gòu)制備的試驗(yàn)設(shè)備與試驗(yàn)方法47-48
• 3.2.1 激光加工設(shè)備47
• 3.2.2 微織構(gòu)制備的試驗(yàn)方法47-48
• 3.3 激光加工工藝參數(shù)對(duì)微織構(gòu)尺寸的影響48-64
• 3.3.1 激光加工功率對(duì)微織構(gòu)尺寸的影響48-52
• 3.3.2 激光加工頻率對(duì)微織構(gòu)尺寸的影響52-57
• 3.3.3 激光掃描速度對(duì)微織構(gòu)尺寸的影響57-61
• 3.3.4 激光掃描次數(shù)對(duì)微織構(gòu)尺寸的影響61-64
• 3.4 微織構(gòu)麻花鉆的制備64-65
• 3.5 本章小結(jié)65-68
• 第4章 微織構(gòu)麻花鉆的鉆削性能研究68-80
• 4.1 試驗(yàn)設(shè)備68-69
• 4.2 試驗(yàn)方法69-71
• 4.3 微織構(gòu)麻花鉆的鉆削性能71-79
• 4.3.1 鉆削力71
• 4.3.2 鉆削溫度71-72
• 4.3.3 鉆屑形貌72-75
• 4.3.4 麻花鉆磨損75-79
• 4.4 本章小結(jié)79-80
• 第5章 結(jié)論80-84
• 參考文獻(xiàn)84-90
• 致謝90-91
• 附件91

【共引文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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本文編號(hào)：812153