基于三维断屑槽型可转位车刀片的切削力建模与研究

发布时间：2017-07-20 14:02

  本文关键词：基于三维断屑槽型可转位车刀片的切削力建模与研究

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【摘要】：随着科学技术的飞速发展,硬质合金作为刀具材料已经普遍应用于金属切削加工,硬质合金可转位刀片切削性能的优劣,直接影响了生产加工的效率及加工质量。而切削性能的优劣在很大程度上又取决于刀具的断屑性能和切削过程中力的影响,所以对于硬质合金可转位刀片的断屑槽以及切削力的研究,一直以来都是机加工研究领域的重大论题。断屑槽方面,三维复杂槽型的产生,使得断屑更可靠,范围更广,使用涂层材料以后,使刀具寿命更高,所以这类槽型刀片是目前的主要研究对象。切削力方面,选用新型槽型刀片,进行正交切削试验,研究切削过程中,该类新型槽型的断屑效果以及三向切削力的变化规律对于切削力理论建模有很大的指导作用和参考价值。本文在试验的基础上,对硬质合金可转位车刀片断屑槽型对切削折断的影响以及切削力的建模进行了理论与实验研究。首先,论文结合当前的现状阐述了断屑槽和切削力研究的意义,分析了断屑槽的结构组成、作用以及分类,对目前的主流三维复杂槽型从结构与作用上做出了性能评价,同时综述了国内外学者在断屑槽研究及切削力建模方面研究的概况以及所取得的成果。其次,论文从刀具几何角度和断屑槽几何参数两个方面分析了金属切削过程中影响切屑折断的主要因素,分别分析了切削用量、刀具材料、工件材料、刀具刃部形状以及积屑瘤等对切削力的影响,结合切削力试验重点分析了切削用量和刀具角度对切削力的影响,在实验范围内分析得到了一定的规律。再次,针对加工同种材料的不同槽型刀片以及同种新型槽型刀片不同切削用量条件的两种情况,分别进行了切削力比较试验,论述了三种刀片的槽型结构对断屑性能和切削力的影响,指出了新型三维槽型MP在结构和材料上的优点,并给出了该新型槽型在试验范围内的最佳切削用量以及其断屑性能的规律,并对切屑形态做了分析。最后,从理论上,通过最小能量法求解建立了剪切角模型,从切削温度与应变的角度,考虑这两个因素对切削力的影响规律,建立了被加工材料与刀具本身的热平衡方程,并结合前角模型与剪切变形规律,重新建立了切削力的模型,通过切削力实验对其进行了可靠性和误差分析,为槽刀片型优化奠定了基础。
【关键词】：断屑槽 切削性能 切削力建模 MP槽型 切削温度
【学位授予单位】：上海工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG506
【目录】：

• 中文摘要6-7
• abstract7-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 来源、背景及研究意义11-12
• 1.1.1 课题的来源11
• 1.1.2 课题的背景及研究意义11-12
• 1.2 断屑槽型与切屑控制理论国内外研究现状12-15
• 1.2.1 断屑槽型的发展阶段12-13
• 1.2.2 切屑折断机理国内外研究概况13-15
• 1.3 切削力建模的发展概况15-17
• 1.4 解析法构建切削力模型的研究现状17
• 1.5 本文主要内容17-19
• 第二章 三维断屑槽断屑机理及切削性能的影响因素分析19-30
• 2.1 三维断屑槽断屑机理研究19-25
• 2.1.1 断屑槽的结构与作用19-20
• 2.1.2 断屑槽的分类20-23
• 2.1.3 断屑槽性能的评价23-25
• 2.2 切屑折断的影响因素分析25-29
• 2.2.1 刀具几何角度对切削性能的影响25-26
• 2.2.2 断屑槽几何参数对切削性能的影响26-29
• 2.3 本章小结29-30
• 第三章 三维断屑槽型车刀片的切削力及切屑形态研究30-41
• 3.1 切削各因素对切削力的影响规律30-36
• 3.1.1 切削深度ap与进给量f对切削力的影响30-32
• 3.1.2 切削速度对切削力的影响32
• 3.1.3 工件材料对切削力的影响32-33
• 3.1.4 刀具材料对切削力的影响33
• 3.1.5 刀具的刃部形状对切削力的影响33-35
• 3.1.6 积屑瘤对切削力的影响35-36
• 3.2 切屑形态的变化规律研究36-40
• 3.2.1 切屑的形成、种类36-37
• 3.2.2 三种槽型刀片切屑变形分析37-40
• 3.3 本章小结40-41
• 第四章 新型刀片MC6025 的MP型断屑槽切削力试验研究41-60
• 4.1 MC6025 刀片简介41-43
• 4.2 相同切削条件不同槽型的切削力对比试验43-53
• 4.2.1 试验条件、设备、原理及方法43-46
• 4.2.2 试验数据的采集结果及切削力经验公式的求解46-49
• 4.2.3 切削力试验方程式的方差分析及显著性检验49-52
• 4.2.4 切削力的对比分析52-53
• 4.3 不同切削条件MP型断屑槽切削力试验53-57
• 4.3.1 试验条件54
• 4.3.2 试验目的54-55
• 4.3.3 试验结果及分析55-57
• 4.4 MP型刀片最适切削参数的确定57-59
• 4.4.1 MP型刀片最适切削参数的确定57-59
• 4.5 本章小结59-60
• 第五章 基于温度及应变率影响的切削力理论建模与试验研究60-72
• 5.1 车削过程中温度对切削力的影响规律60-63
• 5.1.1 切削温度的计算60-62
• 5.1.2 剪切面温度的解析计算62-63
• 5.1.3 前刀面温度的解析计算63
• 5.2 切削过程中被加工材料的变形应力分析63-67
• 5.2.1 剪切区的变形条件64-66
• 5.2.2 剪切面剪切应力的计算66-67
• 5.3 斜角切削条件下切削力模型的构建67-70
• 5.3.1 斜角切削条件下几何与力的模型68-69
• 5.3.2 斜角切削中切削力理论模型的建立69-70
• 5.4 切削力理论模型的误差与可靠性分析70-71
• 5.4.1 切削力模型的误差分析70-71
• 5.4.2 切削力模型的可靠性分析71
• 5.5 本章小结71-72
• 第六章 总结与展望72-74
• 参考文献74-77
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果77-78
• 致谢78-79

【参考文献】

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本文编号：568324