淬硬钢Cr12MoV模具凸凹曲面铣削工艺参数研究及刀具磨损预测

摘要

淬硬钢Cr12MoV是一种热稳定性好、耐磨性强的材料，被广泛用于模具制造行业中，尤其在汽车零部件覆盖件模具中的使用更为广泛。但由于淬硬钢Cr12MoV具有较强的硬度，导致在铣削加工过程中的铣削力较大、刀具磨损严重。通过对淬硬钢Cr12MoV的凸凹曲面铣削工艺参数的研究及刀具磨损预测，旨在为铣削加工工艺提供合理的参考。
　　本文针对淬硬钢Cr12MoV的凸凹曲面铣削工艺参数及刀具磨损预测的研究，主要内容如下:
　　根据球头铣刀铣削凸凹曲面铣削状态的分析，计算瞬时刀具铣削面积和铣削参数对铣削力波动影响规律，建立了一种铣削力模型。通过铣削深度、进给量、曲面的几何特征和铣削刃曲线计算铣削加工过程中每时刻有效铣削深度，经过积分计算，建立球头铣刀铣削面积数学模型;针对不同铣削参数引起球头铣刀铣削力不同程度的波动，得到铣削参数对铣削力影响因素的大小。利用机床主轴转速和铣削刃与加工表面的接触面积，建立铣削力理论模型。
　　采用有限元软件分析方法，研究铣削凸凹曲面铣削力变化特点。结合材料本构模型、刀-屑接触摩擦模型、分离准则等有限元关键技术，建立凸凹曲面铣削过程三维有限元仿真模型。针对铣削凸凹曲面仿真过程中铣削参数（铣削速度、进给量）和曲率半径的变化，利用单因素分析法，研究铣削参数和曲率半径对铣削力变化规律。
　　通过不同走刀方式下，根据球头铣刀铣削凸凹曲面的刀具磨损实验，建立刀具磨损的经验公式。通过正交分析极差分析和方差分析，研究铣削参数对刀具磨损影响规律。采用线性回归方法建立一种刀具磨损经验公式，并通过残差进行检验及其实验验证。不仅提升刀具使用寿命，而且提高加工效率。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 本文研究的目的和意义

1．2 铣削力建模的研究现状

1．3 铣削加工过程有限元模拟仿真的国内外研究现状

1．4 铣削加工刀具磨损研究现状

1．5 本课题来源及主要研究内容

2．1 引言

2．2 球头铣刀的铣触状态分析

2．2．1 测力系统及测力方法

2．2．2 主轴转速影响铣削力波动研究

2．2．3 不同的铣削深度及进给速度对应铣削力的波动规律

2．3 铣削刃曲线及刀具铣削面积计算方法

2．3．1 铣削刃曲线

2．3．2 球头铣刀铣削曲面的铣削接触面积计算方法

2．3．3 凸凹曲面球头铣刀铣削面积的求解

2．4 建立以主轴转速和球头铣刀铣削面积的铣削力模型

2．5 凸凹曲面铣削力仿真及其实验验证

2．6 本章小结

第3章 球头铣刀铣削凸凹曲面铣削力有限元仿真研究

3．1 引言

3．2 高速铣削加工模拟仿真的关键技术

3．2．1 材料本构模型

3．2．2 切屑与工件分离

3．2．3 摩擦模型

3．2．4 网格技术

3．2．5 DEFORM有限元仿真模拟求解的选择

3．3 凸凹曲面的铣削力有限元仿真模型的建立

3．3．1 工件与刀具的材料特性及其几何模型

3．3．2 创建铣削模型建立过程

3．4 凸凹模条件下铣削过程铣削力的变化

3．5 铣削参数对铣削力有限元仿真研究

3．5．1 主轴转速对铣削凸凹曲面铣削力的影响

3．5．2 每齿进给量对凸凹曲面铣削过程铣削力的影响

3．5．3 不同曲率曲率半径对铣削力的影响

3．6 本章小节

第4章 球头铣刀铣削凸凹曲面的刀具磨损研究

4．1 引言

4．2 球头铣刀磨损的形式分析

4．3 球头铣刀磨损的机理

4．4 铣削凸凹曲面的工艺参数对刀具磨损特性的研究

4．4．1 铣削凸凹曲面中工艺参数对刀具磨损试验设计

4．4．2 铣削凸凹曲面中主轴转速对球头铣刀磨损研究

4．4．3 铣削曲面中每齿进给量对球头铣刀铣削磨损影响

4．4．4 铣削曲面中铣削深度对球头铣刀铣削磨损影响

4．5 不同曲率半径对球头铣刀铣削磨损特性的研究

4．6 本章小节

第5章 球头铣刀磨损预测模型的建立及其验证

5．1 引言

5．2 球头铣刀磨损模型预测建立

5．3 刀具磨损的正交实验设计

5．3．1 实验结果极差分析

5．3．2 实验结果的方差分析

5．4 刀具磨损模型系数的确定

5．5 球头铣刀磨损模型显著性检验及其验证

5．6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致谢