基于多重尺度效应的超硬微铣刀切削性能研究

摘要

随着微小型化技术成为现代化航空航天、军事国防的核心推动力，微细铣削因具有在介观尺度上适合于多种材料的高精密加工这一独特优势，而被认为最适合加工微小型零部件。微细铣削由于刀具及其切削参数的减小，使其面临各种尺度效应导致的有别于常规切削的特殊现象。因此，研究尺度效应作用下刀具的磨损机理和工件的加工质量，对推动微细铣削技术的发展和国防、民用等领域装备小型化有着重要的实用意义。课题主要研究内容包括以下三个方面：
　　首先，进行了聚晶金刚石微铣刀的结构设计，并进行了相应的微细铣削有限元分析。通过对最小切削厚度的计算，分析了尺度效应中的切削刃钝圆半径、最小切削厚度对微细铣削加工的影响。认为在尺度效应的作用下，微铣刀所受到的单位切削力随着切削深度的减小而非线性的增大。并进行了微铣刀的刀具磨损数值模拟，得出了切削参数对刀具磨损影响规律。
　　其次，对硬铝合金进行了微细铣削实验，利用扫描电镜和能谱分析仪研究了微细铣削过程中聚晶金刚石微铣刀的磨损形态和破损形态，根据磨损形态和破损形态对微刀具的五种磨损特征进行了分析。
　　最后，通过对所加工工件表面粗糙度的检测，研究铣削方式对表面质量的影响，同时利用正交试验设计分析了切削参数对粗糙度的影响规律。根据实验数据进行回归分析，得到了表面粗糙度的数值经验公式，并进行了显著性检验。

目录

基于多重尺度效应的超硬微铣刀切削性能研究

STUDYING FOR CUTTING PERFORMANCE OF SUPER-HARD MILLING CUTTER BASED ON MULTI-SCALE EFFECT

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 国内外在该方向的研究现状

1.3 本文的主要研究内容

第 2 章 PCD 微铣刀的研制及磨损的数值模拟

2.1 PCD 超硬微铣刀的设计制造

2.2 三维微铣削加工仿真模型的建立

2.3 尺度效应中的最小切削厚度研究

2.4 介观尺度微铣削力的模拟与研究

2.5 PCD 超硬微铣刀磨损的模拟研究

2.6 本章小结

第 3 章 PCD 超硬微铣刀磨损机理的实验研究

3.1 PCD 超硬微铣刀磨损实验设计

3.2 PCD 超硬微铣刀磨损形态

3.3 PCD 超硬微铣刀破损形态

3.4 PCD 超硬微铣刀磨损特征分析

3.5 本章小结

第 4 章 微铣削硬铝表面粗糙度的研究

4.1 表面粗糙度实验设计

4.2 表面粗糙度的测量

4.3 铣削方式对表面粗糙度的影响

4.4 表面粗糙度的正交试验研究

4.5 表面粗糙度的多元回归数学模型

4.6 本章小结

结 论

参考文献

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致 谢