三维复杂断屑槽断屑性能及断屑预报系统研究

摘要

切削加工是机械加工最基本的加工方法。切削加工正在向高速化、高精度化和自动化的方向发展。但是切屑的不折断严重影响切削加工过程的正常进行，是实现切削过程自动化的一大障碍。而断屑是依靠断屑槽实现的，因此断屑槽型就成了各国学者研究的重要课题。二维断屑槽型的断屑性能已不能满足切削加工的要求，三维复杂断屑槽则成为较理想的断屑槽型，故对三维复杂断屑槽的断屑性能进行深入系统的研究，并建立三维复杂断屑槽的断屑预报系统，具有重要的理论意义和实用价值。
　　首先，在综合国内外三维复杂断屑槽断屑技术现状的基础上，对车刀片的三维复杂断屑槽进行了分解，将构成三维复杂断屑槽的几何元素划分为4种典型的断屑单元；根据 Colwell法则建立了流屑角模型；通过确定切屑流出方向，研究了三维复杂断屑槽各个断屑单元与切屑的作用关系，从而建立了等效断屑槽宽的数学模型，对切屑卷曲半径进行了预报。
　　然后，通过切削试验找到了三维复杂断屑槽对切屑截面形状的影响作用，基于此理论研究了三维复杂断屑槽对切屑厚度的影响、切屑宽度及切屑截面形状的变化规律，并建立了切屑截面形状系数模型。结果表明：切屑等效厚度的变化将引起切屑中性层位置改变，使得切屑截面形状系数变化，此乃切屑折断的主要原因。
　　再后，提出了三维复杂断屑槽的切屑折断界限理论，建立了切屑折断界限模型；用搜索—逐点分析法对两种三维复杂断屑槽车刀片TNMG160408-QM和TNMG160404-HK5的断屑过程进行了研究，获得了理论预报切屑折断曲线，并进行了试验验证。从而建立了车刀片三维复杂断屑槽断屑的数学模型。
　　再后，研究了聚晶金刚石（PCD）刀具切削铝合金时的切屑折断性能。根据三维复杂断屑槽设计原理设计了断屑器。研究了断屑器对铝合金切屑的约束作用，建立了切屑卷曲的数学模型。再根据切屑的折断条件，对铝合金切屑折断界限进行了研究，建立了极限进给量与极限切削深度的预报数学模型。通过对硬铝合金 LY12切削性能的研究，获得了 LY12的切屑断裂应变，并通过切削试验证明了预报数学模型的合理性。
　　最后，建立了基于网络的三维复杂断屑槽断屑预报系统。根据专家系统的构成原理及实用性原则，研究确定了系统结构与功能。以切屑折断预报模型为基础，对其折断与否进行了判断，给出了切屑折断界限。还研究了基于网络的客户端/服务器技术，实现了在互联网/局域网上三维复杂断屑槽的切屑折断预报。预报结果与试验结果对比表明，该系统能较准确地进行三维复杂断屑槽的断屑预报，具有一定实用性。

目录

三维复杂断屑槽断屑性能及断屑预报系统研究

RESEARCH ON CHIP-BREAKINGCAPABILITY AND MACHININGCHIP-BREAKING PREDICTIVE SYSTEMWITH 3-D COMPLICATED GROOVEDINSERTS IN TURNING

摘 要

Abstract

目 录

Contents

第1章 绪 论

1.1 课题来源及研究的目的与意义

1.2 三维复杂断屑槽断屑性能的国内外研究现状

1.3 三维复杂断屑槽断屑预报系统的研究现状

1.4 本文的主要研究内容

第2章 三维复杂断屑槽与切屑卷曲的研究

2.1 引言

2.2 三维复杂断屑槽几何形状的分解

2.3 等效断屑槽型建模

2.4 三维复杂断屑槽对切屑卷曲作用的研究

2.5 本章小结

第3章 三维复杂断屑槽对切屑截面影响的研究

3.1 引言

3.2 三维复杂断屑槽对切屑截面形状影响的切削试验

3.3 切屑等效厚度变化规律的研究

3.4 切屑宽度变化规律的研究

3.5 切屑截面形状变化规律的研究

3.6 本章小结

第4章 三维复杂断屑槽断屑理论预报与试验研究

4.1 引言

4.2 三维复杂断屑槽切屑折断界限的研究

4.3 三维复杂断屑槽切屑折断预报与试验分析

4.4 本章小结

第5章 铝合金的切屑折断性能研究

5.1 引言

5.2 切屑与断屑器作用关系的研究

5.3 切削变形与切屑断裂应变的研究

5.4 用断屑器时切屑折断界限数学模型的研究

5.5 铝合金切屑折断预报与试验分析

5.6 本章小结

第6章 基于网络的断屑预报系统的研究

6.1 引言

6.2 预报系统设计

6.3 切屑折断预报的实现技术

6.4 预报系统数据库

6.5 基于网络的客户端/服务器技术

6.6 预报系统的更新与扩展

6.7 断屑预报系统用户界面

6.8 本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学博士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学博士论文使用授权书

哈尔滨工业大学博士学位涉密论文管理

致 谢

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