切削力与工件材料表面质量关系研究

发布时间：2017-07-14 12:29

  本文关键词：切削力与工件材料表面质量关系研究

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【摘要】：金属切削加工过程中,切削力是重要的输出物理量之一,伴随着摩擦磨损、振动、切削变形等现象。切削力又进一步对已加工表面质量产生影响,因此,研究切削力和表面质量之间的关系是非常必要的,有助于丰富切削机理,具有指导实践意义。本文通过单因素实验与正交实验结合的研究方法,基于直角切削模型,针对钛合金和铜合金进行干式车削实验,研究了切削参数对切削力、表面粗糙度的影响规律,并对车削过程中刀具振动的变化情况、切屑形态的变化对切削力的影响加以分析,主要研究内容和结论如下:(1)针对钛合金单因素实验和正交实验,选择不同切削用量对钛合金TA2、TA15棒料进行车削实验,分析切削用量(切削速度Vc、进给量f、切削深度ap)对切削力的影响规律,探讨刀具振动与切削力之间的关系、切屑形态变化对切削力的影响。根据钛合金正交实验,研究了切削用量对切削力的影响程度,找到影响切削力的主要因素和次要因素。通过对钛合金正交实验结果的多元线性回归分析,建立车削工业纯钛TA2的切削力经验公式。(2)以表面粗糙度为表面质量的衡量指标,通过对工业纯钛TA2的表面粗糙度实验,研究切削用量对表面粗糙度的影响规律,并得出车削加工TA2表面粗糙度的定量表达式。详细分析了刀具振动与表面粗糙度之间的关系。(3)针对钛合金切削力和表面粗糙度实验,分别对切削力和表面质量之间的关系进行定性分析与定量分析。(4)通过对铜合金QAl9-4车削过程进行二维有限元仿真分析,将切削力的实验值与仿真值进行对比,分析两者之间产生误差的原因,并提出构建本构模型的一种新思想。
【关键词】：切削力 表面质量 切削参数 本构模型
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG501
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-20
• 1.1 课题研究的背景和意义12
• 1.2 高速切削技术研究现状12-14
• 1.2.1 高速切削定义12-14
• 1.2.2 高速切削技术国内外研究现状14
• 1.3 切削力研究现状14-16
• 1.4 表面质量研究现状16-18
• 1.4.1 表面粗糙度研究现状16-17
• 1.4.2 表面残余应力研究现状17-18
• 1.4.3 加工硬化研究现状18
• 1.5 课题来源及主要研究内容18-20
• 第2章 切削力实验与测定20-34
• 2.1 钛合金车削实验20-31
• 2.1.1 正交切削模型20
• 2.1.2 钛合金实验条件20-25
• 2.1.3 车削实验过程25-26
• 2.1.4 钛合金实验方案26-28
• 2.1.5 钛合金实验结果28-31
• 2.2 铜合金车削实验31-34
• 2.2.1 铜合金实验条件31-32
• 2.2.2 铜合金单因素实验方案32
• 2.2.3 铜合金单因素实验结果32-34
• 第3章 钛合金切削力的影响因素34-56
• 3.1 切削力理论34-36
• 3.1.1 切削力来源34
• 3.1.2 切削力分解34-35
• 3.1.3 切削力模型35-36
• 3.2 TA2车削实验结果分析36-43
• 3.2.1 TA2单因素实验结果分析36-39
• 3.2.2 TA2正交实验结果分析39-43
• 3.3 TA2切削力与切屑形态之间的关系43-46
• 3.4 切削力与刀具振动之间的关系46-54
• 3.4.1 TA2切削力与刀具振动之间的关系46-52
• 3.4.2 TA15切削力与刀具振动之间的关系52-54
• 3.5 小结54-56
• 第4章 钛合金表面质量实验研究56-72
• 4.1 表面粗糙度的来源56-58
• 4.1.1 表面粗糙度的产生56-57
• 4.1.2 表面粗糙度的影响因素57-58
• 4.2 表面粗糙度实验58-59
• 4.3 表面粗糙度实验结果59-67
• 4.3.1 表面粗糙度单因素实验结果分析59-65
• 4.3.2 表面粗糙度正交实验结果分析65-67
• 4.4 表面质量与刀具切削振动之间的关系67-70
• 4.4.1 TA2表面质量与刀具振动之间关系68-69
• 4.4.2 TA15表面质量与刀具振动之间关系69-70
• 4.5 小结70-72
• 第5章 切削力与表面质量关系研究72-76
• 5.1 切削力和表面粗糙度关系定性分析72-74
• 5.2 切削力和表面粗糙度关系定量分析74-75
• 5.3 小结75-76
• 第6章 切削力有限元仿真及误差分析76-83
• 6.1 金属切削有限元仿真76-78
• 6.1.1 车削模型76
• 6.1.2 刀-屑摩擦模型与切屑分离准则76-77
• 6.1.3 材料属性与本构关系77-78
• 6.2 铜合金切削力有限元分析与实验分析对比78-80
• 6.3 误差分析80-81
• 6.4 小结81-83
• 结论83-85
• 参考文献85-90
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果90-92
• 致谢92-93

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本文编号：541061