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高速加工中小直径铣刀铣削过程研究

作　者: 陈国华
导　师: 丁武学
学　校: 南京理工大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 高速铣削小直径铣刀切削参数有限元表面粗糙度变形应力
分类号: TG54
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 238次
引　用: 2次
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内容摘要

目前,直径小于3mm的小直径整体硬质合金铣刀在高速铣削加工领域得到了越来越广泛的应用,尤其在精密零件和精密模具加工领域。但在采用小直径铣刀高速铣削时,加工质量难以保证,同时刀具非正常破损问题尤为严重。论文对小直径铣刀高速铣削过程中的相关问题进行了研究,为综合提高工件表面质量和切削效率,减少刀具的破损提供了有效保障。根据表面粗糙度和铣削力的主要影响因素设计了四因素三水平的正交试验,研究了切削速度、每齿进给量、径向切深、轴向切深对表面粗糙度和铣削力的影响规律。试验结果表明随着切削速度的增加粗糙度值降低,每齿进给量和径向切深的增加导致了粗糙度值增加,随着轴向切深的增加粗糙度值先减小后增大。分析了国内外铣削力模型的研究现状,在铣削力试验结果的基础上采用经验法建立小直径铣刀铣削45钢的铣削力经验公式。利用有限元分析软件ANSYS对2齿2mm整体硬质合金立铣刀在切削力作用下的应力和变形进行了分析,获得了小直径铣刀高速铣削的有效分析方法,并分析了切削参数对铣刀的变形和应力状态的影响规律。分析结果表明铣刀刀尖是最先出现失效的地方,且在所有的切削参数中,切削速度对切削力的影响最大,通过提高切削速度可以降低变形和应力。研究结果为保证刀具安全条件下获得最大的金属去除率和满足质量要求提供了有效途径。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-7
1 绪论  7-14
  1.1 课题研究的目的和意义  7-8
  1.2 国内外研究现状  8-12
    1.2.1 高速切削加工技术及其应用  8-10
    1.2.2 表面粗糙度的研究现状  10-11
    1.2.3 铣刀应力和变形的有限元分析  11-12
  1.3 课题来源及研究的主要内容  12-14
    1.3.1 课题来源  12-13
    1.3.2 研究的主要内容  13-14
2 试验方案设计及试验条件  14-18
  2.1 试验方案设计  14-16
  2.2 试验条件  16-17
    2.2.1 试验系统描述  16
    2.2.2 试验设备及仪器  16-17
  2.3 小结  17-18
3 小直径铣刀高速铣削表面粗糙度试验研究  18-27
  3.1 高速切削加工表面形成特征  18-19
  3.2 表面粗糙度的影响因素  19
  3.3 试验结果分析  19-26
    3.3.1 极差分析法  20
    3.3.2 5 倍长径比铣刀铣削粗糙度分析  20-23
    3.3.3 10 倍长径比铣刀铣削粗糙度分析  23-25
    3.3.4 5 倍和10倍长径比铣刀铣削粗糙度的对比分析  25-26
  3.4 小结  26-27
4 铣削力模型建立  27-35
  4.1 铣削力模型建立方法的对比  27-29
  4.2 铣削力模型的建立  29-34
  4.3 小结  34-35
5 铣刀应力和变形的分析  35-53
  5.1 有限元模型的建立  35-40
    5.1.1 有限元分析软件ANSYS简介  35-37
    5.1.2 有限元模型的建立  37-40
  5.2 整体硬质合金立铣刀的变形分析  40-44
    5.2.1 弯曲变形分析  41-44
    5.2.2 扭转变形分析  44
    5.2.3 压缩变形分析  44
  5.3 切削参数对铣刀变形和应力的影响规律分析  44-50
  5.4 不同悬伸长度、长径比对应力和变形的影响  50-51
    5.4.1 悬伸长度对应力和变形的影响  50-51
    5.4.2 长径比对应力和变形的影响  51
  5.5 切削用量对切削效率的影响  51-52
  5.6 小结  52-53
6 总结与展望  53-55
  6.1 总结  53-54
  6.2 展望  54-55
致谢  55-56
参考文献  56-59
附录  59-66

高速加工中小直径铣刀铣削过程研究

内容摘要

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