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钛合金插铣切削力及切削热理论与实验研究

作　者: 赵剑波
导　师: 秦旭达；王太勇
学　校: 天津大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 钛合金插铣切削力切削热有限元分析建模与仿真
分类号: TG54
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 281次
引　用: 4次
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内容摘要

插铣铣削作为一种新兴的高效铣削方式,逐渐被工业界所认可,尤其是在模具行业和航空业中得到广泛的应用。本文以钛合金为研究对象,从切削力测试、建模、仿真、应力分布的有限元分析、切削稳定性和切削热等几个方面,对插铣切削性能进行了初步研究,为刀具结构设计和切削参数优化提供理论基础。首先通过对切屑变形系数和切屑表面形貌电镜照片的分析,阐述了钛合金剪切滑移现象。并通过切削力实验,对数据进行回归拟合,得到了切削力的经验公式,在此基础之上分析了切削参数影响切削力的规律,为了进一步研究插铣的动态特性,采用切削理论与实验相结合的方法,建立了单齿和多齿切削的动态切削力数学模型,阐述了插铣铣削方式切削过程的切削规律,并与实验进行对比,为进一步精确仿真插铣铣削过程提供了参考。切削稳定性是插铣铣削的显著特点,通过对插铣过程振动的测量和分析,证实了插铣过程径向振动较小、轴向为主振动方向,有利于提高刀具的刚度和加工的质量。大量实验和扫描电镜研究表明,钛合金插铣过程刀具的主要破损方式为刀尖磨损。应用有限元分析,对刀片上的应力分布和位移变化进行研究,结果与实验现象相符。最后,本文对插铣过程切削温度的测量和分析进行了初步探讨,为进一步深入研究刀具和工件的切削热分布提供了参考。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-6
第一章绪论  6-13
  1.1 课题背景  6-7
    1.1.1 课题来源  6
    1.1.2 课题的提出  6-7
  1.2 钛合金高速高效切削国内外研究概况  7-11
    1.2.1 钛合金的切削性能  7-8
    1.2.2 插铣铣削方式研究现状  8-10
    1.2.3 国内外铣削技术的研究概况  10-11
  1.3 本课题的主要内容  11-12
  1.4 本论文的结构  12-13
第二章钛合金插铣过程切削力试验研究  13-33
  2.1 钛合金加工性能  13-16
    2.1.1 钛合金的特点及加工性能  14-15
    2.1.2 钛合金的物理机械特性及加工性  15-16
  2.2 钛合金切屑形成机理  16-20
    2.2.1 集中剪切滑移现象  16-17
    2.2.2 钛合金切屑成形过程  17-19
    2.2.3 变形系数  19-20
  2.3 切削力试验研究  20-31
    2.3.1 软件平台  21-24
    2.3.2 切削力试验设计  24-25
    2.3.3 回归分析  25-28
    2.3.4 数据分析  28-30
    2.3.5 切削参数的选择  30-31
  2.4 本章小结  31-33
第三章插铣过程铣削力动态建模与仿真  33-48
  3.1 插铣过程稳定性分析  33-41
    3.1.1 振动试验研究  35-38
    3.1.2 钛合金插铣过程振动的影响因素  38-39
    3.1.3 工件表面质量  39-41
  3.2 插铣铣削力建模与仿真  41-46
    3.2.1 剪切面切削模型的力学关系  41-43
    3.2.2 铣削力建模与仿真  43-46
  3.3 本章小结  46-48
第四章插铣刀片的应力有限元分析  48-54
  4.1 建立有限元模型  48-50
  4.2 约束条件与加载  50-51
  4.3 后处理结果及分析  51-53
  4.4 本章小结  53-54
第五章钛合金插铣过程切削温度的测量与分析  54-61
  5.1 切削温度的测量方法  54-55
  5.2 钛合金插铣切削温度的实验研究  55-60
    5.2.1 实验原理及方案  55-57
    5.2.2 实验结果与分析  57-60
  5.3 本章小结  60-61
第六章结论与展望  61-63
  6.1 全文总结  61-62
  6.2 展望  62-63
参考文献  63-67
发表论文和参加科研情况说明  67-68
致谢  68

钛合金插铣切削力及切削热理论与实验研究

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