铣削力及铣削表面微观形貌分维数的研究

摘要

高速切削是最近二十年崛起的一门先进制造技术.国外在高速切削机理方面做了大量研究工作.国内在这方面的研究相对滞后,急待开展或深入相关课题.针对铝合金的高速铣削过程中的铣削力及铣削表面微观形貌分形机理进行了研究.首先从切削力对加工过程的影响,切削力的基本关系入手;建立了铣削力理论模型;分析了高速进给轴驱动系统的动力特性,结合动态轴的静态定位误差方程,指出高速切削与常规切削的差异;高速铣削条件下,切削力所引起的挠度影响刀具的动平衡,给出了动平衡临界转速计算方法;实验测定铣削力,通过分析铣削力的变化,来推测加工过程中是否存在切屑瘤,验证铣削方式的合理性;编程实现铣削合力精确值的计算;然后从总体上分析了切削力随切削速度变化的趋势.简要介绍了分形的基本概念,并对其发展历史进行了论述;基于工程粗糙表面的微观形貌具有统计自相似分形特征,因此任何传统的对粗糙表面定量的描述,都随测量尺度的改变而变化,未能涉及到表面形貌的本质特征;文中将分形几何学应用于高速铣削表面微观形貌的研究,明确给出了重要分形指标——分维数的物理含义;采用计算机模拟生成一些具有分形特征的典型图形;基于W-M函数模拟出不同分维数的表面轮廓曲线,建立了分形参数与传统表面精度指标间的关系;采用结构函数法计算出高速铣削表面轮廓的分维数.

目录

文摘

英文文摘

论文中常用的名词、术语和符号

1.绪论

1.1高速切削技术的概念与特点

1.2高速切削技术的研究概况

1.2.1国外高速切削技术的研究状况

1.2.2国内高速切削技术的研究状况

1.3高速切削技术研究的发展趋势

1.3.1高速加工理论方面研究

1.3.2高速加工应用研究

1.4本文研究内容

1. 4.1选题背景

1.4.2课题研究方法

2.高速铣削力的研究

2.1切削力的分析

2.1.1切削力的意义和影响

2.1.2带状切屑的变形及切削力的基本关系

2.1.3铣削力理论模型

2.2高速进给轴的动力特性分析

2.2.1直线电机驱动的加速度极限

2.2.2非线性控制环的圆规则

2.2.3直线电机驱动

2.2.4高速切削与常规切削的差异分析

2.3铣削力对高速加工刀具的动平衡的影响

2.3.1高速加工刀具动平衡失稳问题

2.4铣削力测定

2.4.1铝合金铣削特点

2.4.2实验准备

2.4.3实验方案

2.4.4试验中铣削合力的分析与计算

2.5高速铣削力的理论分析

2.5.1剪切角理论

3.高速铣削表面微观形貌分维数研究

3.1非线性自然科学——分形

3.1.1分形理论的发展

3.2分形基本概念与特征

3.2.1自组织现象

3.2.2自相似性与标度不变性

3.3欧氏几何与分形几何的比较

3.4分形维数的定义及分形的计算机生成

3.4.1问题的提出

3.4.2分形维数的定义

3.4.3分形维数的一些性质

3.4.4分形的计算机模拟生成软件

3.5分形维数的测定方法

3.5.1改变观察尺度求维数

3.5.2根据测度关系求维数

3.5.3尺码法

3.5.4盒维数法

3.5.5方差法

3.5.6功率谱法

3.5.7结构函数法

3.5.8轮廓均方根法

3.6高速铣削加工表面分形特性的研究

3.6.1问题的提出

3.6.2高速铣削加工表面分形的含义

3.6.3Weierstrass-Mande1brot函数

3.6.4分形参数与粗糙度的关系

3.6.5结构函数法计算分形特征参数

3.6.6高速铣削表面分形参数的的测定与分析

4.结论与展望

致谢

攻读硕士期间发表的论文

参考文献

附录1