小直径铣刀加工淬硬钢曲线轮廓动力学特性研究

摘要

淬硬钢的加工技术是当前金属切削研究热点，而切削力是金属切削研究的重要手段。国内外学者主要以切削加工实验、数学模型、数值仿真等方法对切削力、切削温度、振动及切削参数等方面进行研究，而对加工过程中刀位路径对切削力的影响方面研究较少。本文主要针对小直径铣刀加工淬硬钢的情况，研究在切削过程中不同曲线刀位路径的切削力特性，同时建立曲线路径的多种切削力模型。本课题研究不同曲线刀位路径的淬硬钢的加工，对实际工程有较好的实践指导意义和理论意义，同时对其它刀位路径的加工也能起到指导或参考作用。 本研究采用φ2mm硬质合金TiAlN涂层平底立铣刀加工45＃淬硬钢(52 HRC)，主要研究内容包括： 1、通过曲线轮廓的加工实验，研究高速加工不同切削参数下的切削力特性，得出实验条件下的最优切削参数。 2、研究了加工不同刀位路径下的切削过程中切削力特性。研究结果表明，路径曲率的变化引起切削材料去除率变化，是导致切削力变化的主要因素；路径曲率的变化引起向心力变化，是导致切削力变化的次要因素。 3、通过傅里叶变换，研究了直线刀位路径和曲线刀位路径下，加工淬硬钢的切削力频域特性。 4、对切削力信号进行小波分析，并以小波分析为基础，研究了曲线路径的切削力特性。 5、建立了关于曲线刀位路径的切削力数学模型、灰色模型及经验模型，并构架了多种切削力模型程序，此程序对实际工程具有参考意义。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

声明

第一章绪论

1.1研究背景及意义

1.2铣削力研究现状

1.2.1实验铣削力研究

1.2.2平底立铣刀模型研究

1.3小直径铣刀研究现状

1.4本课题的来源及研究内容

1.4.1本课题的来源

1.4.2本课题的研究内容

第二章曲线路径的实验研究与数据处理

2.1实验条件

2.1.1实验系统

2.1.2实验设备

2.2实验方案

2.2.1圆弧轮廓实验方案

2.2.2抛物线轮廓实验方案

2.3实验数据采集与处理方法

2.3.1实验数据的采集

2.3.2切削力信号小波处理

2.3.3切削力信号处理的实现

2.3.4切削力计算实现

2.4本章小结

第三章小直径铣刀铣削淬硬钢曲线路径特性分析

3.1切削力信号分析

3.1.1切削力信号频域分析

3.1.2直线路径信号分析

3.1.3圆弧路径信号分析

3.1.4抛物线路径信号分析

3.2曲线轮廓路径加工的特性分析

3.2.1切削速度影响分析

3.2.2进给速度影响分析

3.2.3轴向切深影响分析

3.2.4径向切深影响分析

3.3曲线路径的曲率变化分析

3.4本章小结

第四章小直径铣刀切削力模型与分析计算

4.1平底铣刀切削力数学模型

4.1.1平底铣刀的结构

4.1.2数学模型的建立

4.1.3圆弧路径的切削力模型

4.2切削力数学模型计算

4.2.1切削力系数计算

4.2.2切削力计算

4.3切削力瞬态仿真

4.3.1瞬态仿真分析

4.3.2仿真误差分析

4.4切削力的预测及其实现

4.4.1灰色模型的预测

4.4.2经验模型

4.4.3软件的实现

4.5本章小节

第五章结论与展望

5.1主要结论

5.2展望

参考文献

附录

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文