微织构球头铣刀铣削过程热—力耦合行为研究
发布时间：2022-01-26 01:18
在金属切削加工领域,将微织构置入到刀具表面上起到了一定的减磨抗摩作用,这也成为了近年来攻克一些加工难加工材料（例如钛合金）时刀具寿命较短的热点课题。大多学者针对微织构球头铣刀加工一些难加工材料时的应力场或温度场进行了单一的研究,而两个物理场之间是相互作用的。因此,本文结合理论计算与铣削试验深入地研究了铣削过程中微织构球头铣刀力、热以及耦合场的分布情况。首先,进行了微织构的激光制备试验,对球头铣刀铣削钛合金过程中的刀-屑接触区域进行理论分析计算,得出微织构加工区域,进行制备;设计搭建了铣削试验平台,铣削宽度为定值,以铣削速度、切削深度及每齿进给量为三个因素设计了正交切削试验,同时测量铣削力和铣削温度在切削过程中随时间的变化值,为受力密度函数及受热密度函数的求解提供数据。其次,利用铣削试验数据,对铣削力经验公式、刀-屑接触面积经验公式及微织构球头铣刀的受力密度函数进行求解。以受力密度函数作为载荷边界条件,对微织构刀具的应力场进行仿真,得到切入、切出过程中任意时刻微织构球头铣刀所受的瞬时应力和应变状态,为微织构球头铣刀热-力耦合行为研究提供参考。再次,进行热源分析,采用量纲法对前刀面的热流密...
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同形状的表面织构
图 1-2 表面微织构刀具Fig. 1-2 Micro texture cutting tool学者对深入研究了织构化 AlCrN 涂层构置入刀具前刀面且将其应用于不锈沿切削刃。试验研究结果表明：微织力）及刀具和工件所受摩擦情况得到润滑剂流入微织构中，使加工时微织得到了充分地发挥，刀具的使用寿命增张俊生、杨海东等学者将在刀具前刀面磨机理，用该刀具切削加工金属，并构制备在型号为 YT15 的刀具表面，程中，与传统刀具比较，用上述刀具要小很多，其原因主要是微织构的置积减小，避免加工中积屑瘤的形成，的剪切强度[10]。数关于微织构的研究均是在试验基础上
式中：FN为两接触面的载荷（法向力）；σs为两接触材料的挤压屈服极限。对于金属切削时摩擦力为：Fγ=τs·Ar（2-2）式中：τs为抗剪强度。因此，峰点型接触的摩擦系数为：s rNAFτμ = （2-3）其中：NrsFAσ= （2-4）将式（2-4）代入式（2-3）得：ssτμσ= （2-5）当刀具和工件峰点接触时摩擦系数经过计算是两个常数比值，所以该摩擦系数也是一个常数，因此峰点型接触服从古典摩擦法则。
【参考文献】：
期刊论文
[1]微织构球头铣刀铣削钛合金表面粗糙度预测[J]. 杨树财,周永志,张玉华,佟欣,刘伟伟. 哈尔滨理工大学学报. 2017(03)
[2]织构化AlCrN涂层刀具车削加工奥氏体沉淀硬化不锈钢的切削性能研究[J]. 姜超,邓建新,张翔,侯云鹤,邹雪倩,吴凤芳. 工具技术. 2016(12)
[3]多目标决策的微织构球头铣刀切削性能评价[J]. 杨树财,王焕焱,张玉华,张磊. 哈尔滨理工大学学报. 2016(06)
[4]正交切削第一变形区温度分布的研究[J]. 李国和,戚厚军,蔡玉俊. 现代制造工程. 2015(12)
[5]微织构球头铣刀加工钛合金的有限元仿真[J]. 杨树财,王志伟,张玉华,万泉,崔晓雁,谢阳. 沈阳工业大学学报. 2015(05)
[6]微织构自润滑刀具干切削0Cr18Ni9奥氏体不锈钢的切削性能[J]. 龙远强,邓建新,周后明,易斌. 机械工程材料. 2015(03)
[7]基于力-热耦合的三面刃铣刀三维铣削仿真分析[J]. 李灵光,王爱民,王小龙. 制造业自动化. 2014(16)
[8]用数值仿真优选Al2O3/ZrO2（Y2O3）陶瓷刀具的切削参数[J]. 陈响,马伟民,马雷,赵翔,李权,张倩. 机械工程学报. 2013(21)
[9]金属正交切削模型研究进展[J]. 叶贵根,薛世峰,仝兴华,戴兰宏. 机械强度. 2012(04)
[10]基于ANSYS的高速五轴数控加工中心球头铣刀切削温度仿真研究[J]. 刘明贺,张国军,修世超. 精密制造与自动化. 2012(01)
博士论文
[1]涂层刀具切削热传导和切削温度的研究[D]. 张静婕.山东大学 2017
[2]基于热—力—微观组织耦合的钛合金铣削刀具失效机理研究[D]. 王福增.山东大学 2016
[3]钛合金铣削加工过程参量建模及刀具磨损状态预测[D]. 孙玉晶.山东大学 2014
[4]微织构自润滑与振荡热管自冷却双重效用的干切削刀具的研究[D]. 吴泽.山东大学 2013
硕士论文
[1]508Ⅲ钢铣削温度试验研究与仿真分析[D]. 卢真真.哈尔滨理工大学 2016
[2]基于微织构刀具的钛合金切削过程切削力的研究[D]. 杨翠蕾.天津理工大学 2016
[3]高速切削立铣刀温度场及热冲击特性研究[D]. 魏波.广东海洋大学 2015
[4]刀具表面微织构切削机理研究[D]. 张俊生.合肥工业大学 2015
[5]金属切削加工有限元仿真及薄壁件变形预测研究[D]. 钟小宏.南昌航空大学 2012
[6]三维金属切削过程的有限元模拟[D]. 张磊光.华北电力大学（北京） 2008
[7]高速金属切削加工的数值模拟与分析[D]. 卢树斌.江苏大学 2006
本文编号：3609521
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同形状的表面织构
图 1-2 表面微织构刀具Fig. 1-2 Micro texture cutting tool学者对深入研究了织构化 AlCrN 涂层构置入刀具前刀面且将其应用于不锈沿切削刃。试验研究结果表明：微织力）及刀具和工件所受摩擦情况得到润滑剂流入微织构中，使加工时微织得到了充分地发挥，刀具的使用寿命增张俊生、杨海东等学者将在刀具前刀面磨机理，用该刀具切削加工金属，并构制备在型号为 YT15 的刀具表面，程中，与传统刀具比较，用上述刀具要小很多，其原因主要是微织构的置积减小，避免加工中积屑瘤的形成，的剪切强度[10]。数关于微织构的研究均是在试验基础上
式中：FN为两接触面的载荷（法向力）；σs为两接触材料的挤压屈服极限。对于金属切削时摩擦力为：Fγ=τs·Ar（2-2）式中：τs为抗剪强度。因此，峰点型接触的摩擦系数为：s rNAFτμ = （2-3）其中：NrsFAσ= （2-4）将式（2-4）代入式（2-3）得：ssτμσ= （2-5）当刀具和工件峰点接触时摩擦系数经过计算是两个常数比值，所以该摩擦系数也是一个常数，因此峰点型接触服从古典摩擦法则。
【参考文献】：
期刊论文
[1]微织构球头铣刀铣削钛合金表面粗糙度预测[J]. 杨树财,周永志,张玉华,佟欣,刘伟伟. 哈尔滨理工大学学报. 2017(03)
[2]织构化AlCrN涂层刀具车削加工奥氏体沉淀硬化不锈钢的切削性能研究[J]. 姜超,邓建新,张翔,侯云鹤,邹雪倩,吴凤芳. 工具技术. 2016(12)
[3]多目标决策的微织构球头铣刀切削性能评价[J]. 杨树财,王焕焱,张玉华,张磊. 哈尔滨理工大学学报. 2016(06)
[4]正交切削第一变形区温度分布的研究[J]. 李国和,戚厚军,蔡玉俊. 现代制造工程. 2015(12)
[5]微织构球头铣刀加工钛合金的有限元仿真[J]. 杨树财,王志伟,张玉华,万泉,崔晓雁,谢阳. 沈阳工业大学学报. 2015(05)
[6]微织构自润滑刀具干切削0Cr18Ni9奥氏体不锈钢的切削性能[J]. 龙远强,邓建新,周后明,易斌. 机械工程材料. 2015(03)
[7]基于力-热耦合的三面刃铣刀三维铣削仿真分析[J]. 李灵光,王爱民,王小龙. 制造业自动化. 2014(16)
[8]用数值仿真优选Al2O3/ZrO2（Y2O3）陶瓷刀具的切削参数[J]. 陈响,马伟民,马雷,赵翔,李权,张倩. 机械工程学报. 2013(21)
[9]金属正交切削模型研究进展[J]. 叶贵根,薛世峰,仝兴华,戴兰宏. 机械强度. 2012(04)
[10]基于ANSYS的高速五轴数控加工中心球头铣刀切削温度仿真研究[J]. 刘明贺,张国军,修世超. 精密制造与自动化. 2012(01)
博士论文
[1]涂层刀具切削热传导和切削温度的研究[D]. 张静婕.山东大学 2017
[2]基于热—力—微观组织耦合的钛合金铣削刀具失效机理研究[D]. 王福增.山东大学 2016
[3]钛合金铣削加工过程参量建模及刀具磨损状态预测[D]. 孙玉晶.山东大学 2014
[4]微织构自润滑与振荡热管自冷却双重效用的干切削刀具的研究[D]. 吴泽.山东大学 2013
硕士论文
[1]508Ⅲ钢铣削温度试验研究与仿真分析[D]. 卢真真.哈尔滨理工大学 2016
[2]基于微织构刀具的钛合金切削过程切削力的研究[D]. 杨翠蕾.天津理工大学 2016
[3]高速切削立铣刀温度场及热冲击特性研究[D]. 魏波.广东海洋大学 2015
[4]刀具表面微织构切削机理研究[D]. 张俊生.合肥工业大学 2015
[5]金属切削加工有限元仿真及薄壁件变形预测研究[D]. 钟小宏.南昌航空大学 2012
[6]三维金属切削过程的有限元模拟[D]. 张磊光.华北电力大学（北京） 2008
[7]高速金属切削加工的数值模拟与分析[D]. 卢树斌.江苏大学 2006
本文编号：3609521
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