铣削刀片刃口钝化及磨损建模的研究

发布时间：2017-04-26 02:03

  本文关键词：铣削刀片刃口钝化及磨损建模的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在可转位刀具铣削加工中，刀片使用寿命即耐用度直接影响切削效率与制造成本，本文课题研究七种不同的刃口钝化方法（拖拽法、砂轮法、激光法、磨料流法、磁力研磨法、喷砂法、含磨料尼龙刷法）对碳化钨基（WC）硬质合金刀片使用寿命的影响。 首先，对304L奥氏体不锈钢进行铣削加工，，观察后刀面磨损VB与VBmax，分析得出黏着磨损与氧化磨损为主要磨损机理；绘制后刀面磨损曲线，分析磨损速度，对七种钝化方法进行定性评估。结论表明耐用度的差别主要取决于钝化工艺造成的钝化半径，半径在35μm～60μm范围内时，刀片使用寿命一般随钝化半径的增大而减短；刀片在正常磨损阶段服役时，磨损速度随钝化半径的增大而加快；此外,对刃口表面带来的改性作用的钝化方法，也会明显影响刀具寿命。 其次，利用使用主成分分析法（Principal component analysis）进行磨损回归建模。在铣削过程中建立完整的切削力实时监测系统，将采集的三向切削力通过坐标变化转换为刃口局部坐标的直接切削力，结合切削角度、切屑表面粗糙度等信息，共24个切削加工相关变量作为预测变量，而VBmax作为响应变量，应用主成分回归分析法，消除变量间多重线性关系，利用与磨损相关性最大的因素建立出七种不同钝化方法的磨损回归模型。通过实际数值验证表明，回归模型预测的磨损数值正确率高于86.6%。
【关键词】：硬质合金刀具 刃口钝化 刀具寿命 主成分法
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH117;TG714
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 引言11
• 1.2 硬质合金刀具材料发展现状与趋势11-15
• 1.2.1 硬质刀具分类12-14
• 1.2.2 表面涂层技术14-15
• 1.3 刃口钝化技术发展现状与趋势15-16
• 1.4 刀具状态监测的主要方法及现状16-17
• 1.5 项目研究意义和内容17-18
• 1.6 本文结构18-19
• 第二章 刃口钝化对刀具几何的影响19-31
• 2.1 刀片与铣刀工作角度19-22
• 2.1.1 刀片工作角度分析19-20
• 2.1.2 可转位刀具工作角度分析20-22
• 2.2 七种刃口钝化技术22-25
• 2.3 刃口初始钝化半径的测定25-30
• 2.3.1 利用Wyko重建刀片形态26-27
• 2.3.2 利用SurfaScan 重建刀片形态27-28
• 2.3.3 利用SEM 重建刀片形态28
• 2.3.4 钝化半径测量方法的选择与分析28-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第三章 铣削磨损试验31-41
• 3.1 实验材料31-35
• 3.1.1 刀片材料特性31-33
• 3.1.2 304L不锈钢工件材料特性33-35
• 3.2 铣削加工系统设计35-38
• 3.2.1 铣削及磨损测定设备36-37
• 3.2.2 铣削走刀设计与编程37-38
• 3.3 切削力监测系统设计38-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第四章 实验结果与分析41-52
• 4.1 磨损形貌观察与分析41-45
• 4.1.1 磨损显微观察42-44
• 4.1.2 磨损机理分析44-45
• 4.2 切削屑分析45-46
• 4.3 刀具寿命曲线比较46-49
• 4.3.1 VBmax寿命曲线比较47-48
• 4.3.2 VB寿命曲线比较48-49
• 4.3.3 磨损速度比较49
• 4.4 刃口钝化的优化选择49-50
• 4.5 本章小结50-52
• 第五章 主成分法刀片磨损建模52-65
• 5.1 切削力分析52-57
• 5.1.1 合力R与VB关系52-53
• 5.1.2 刀刃处切削力分析53-56
• 5.1.3 与VB相关的变量归类56-57
• 5.2 主成分分析法57-60
• 5.2.1 主成分检测消除多重共性的原理58
• 5.2.2 主成分法回归估计过程58-60
• 5.3 主成分法磨损建模60-63
• 5.4 本章小结63-65
• 第六章 结论65-67
• 参考文献67-70
• 致谢70-71
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文71-73

【参考文献】

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本文编号：327490