三维断屑槽的切屑控制及优化
发布时间：2020-12-04 20:22
机械加工的高速化,高精度化和自动化方向发展,对切屑控制提出了新的要求,切屑的不良会导致切削中断、引起刀具破损,从而引发生产安全问题,危及加工技术人员的安全,金属切削加工中,合理的切屑控制能够预测切屑的形态,保障加工安全。而在实际削加工中,通常是通过断屑槽使切屑以预定的方式卷曲、流动和断裂,形成“可接受的”良好的切屑形状,从而实现有效的切屑控制,保证加工安全。本课题以带槽刀具为研究对象进行不锈钢切削实验与仿真,首先运用金属切削原理,对切削加工过程进行研究,在此基础上还原了槽型对切屑成型的影响规律,并通过数值模拟了一种刀具磨损模型,验证了磨损参数对切削成型的影响规律。其次通过有限元软件还原切削过程,评价复杂槽型与简单槽型的切屑成型过程特点,还原加工过程中的切屑卷曲形态,对不同槽型截面的控制规律进行分析与研究。最后以反屑角为优化对象,对三维断屑槽的切屑控制进行优化,并采用共性优化方法,以断屑数作为评价指标,优选槽型反屑角。根据模拟结果可以看出,槽型结构参数对切屑成型有显著的影响规律,本文以反屑角为对象对切屑的优化控制进行初步的探索,给切削加工安全的研究提供了新的角度,为后续的切屑控制研究提供...
【文章来源】：上海应用技术大学上海市
【文章页数】：51 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
课题研究方案
图 2.1 金属切削过程变形区Fig2.1 Adeformed area during metal cutting为：在切屑层在滑移线周围发生剪切滑移。如图所示，在第一主要来自于刀具克服金属切削变形所消耗的功率。：如图中，该区域的位置在刀具的前刀面与切屑底层所接触为摩擦和挤压；这种由接触形式产生的热量很高，会导致接的发生磨损和刀具损伤。使靠近刀具前刀面的切屑发生纤维刀面平行。：如图中，该区域发生在刀具钝圆部分与刀具后刀面区域，加工过程中对工件的挤压和摩擦，由于刀具的刀刃有钝圆，性变形为主，引起工件回弹，晶粒被拉长，纤维化。理论为条件的切削过程的研究主要在于切屑的锯齿形成机理，目为两大类即由 Komanduri、 Recht 在 20 世纪 80 年代等提出释为在：直角自由切削条件下一个锯齿状切屑单元的形成模
图 2.2 切削形态Fig.2.2 Cutting type切屑形态分为均匀性切屑和非均匀性切屑，如上图所示。波浪型切屑、节状型切屑以及不连续的崩碎型切屑为非均匀切屑。在加工过程中，我们在加工塑性比较大的材料时，为便于清理，我们通常需要形成带状切屑，这就要求我们采用较大的刀具前角，较高的切削速度。当加工过程中的切屑为带状切屑时，切削过程会比较平稳，切削力变化较小。而加工过程中形成锯齿形切屑时，切削过程会有波动，切削力也有幅度，对刀具的损坏也比较大。当加工的材料脆性及硬度较大时，需要较高的切削速度，还没有产生塑形变形的金属发生断裂形成锯齿形切屑，推出带状切屑的数学模型[55]，如图 2.2 所示。其中变形系数为 、242b b aca 剪切角 、 刀具后角o 、剪 应变 定义为： sincos()ochcDchvvhh 经过变换后：oo sincostan (2-1)(2-2)
【参考文献】：
期刊论文
[1]车削奥氏体不锈钢刀片断屑槽研究[J]. 冉龙姣,唐子淇,鄢强,王成启. 成都大学学报(自然科学版). 2016(02)
[2]奥氏体不锈钢0Cr18Ni9切削过程的有限元切削模拟[J]. 咸成吉,朴成道,尹凤哲. 延边大学农学学报. 2015(02)
[3]刀具断屑槽对切削过程影响的数值模拟[J]. 杨天恩,熊计,孙兰,罗堉平,龙新延. 硬质合金. 2011(04)
[4]超精密切削切屑形成过程的SPH方法模拟研究[J]. 王永刚. 中国机械工程. 2009(23)
[5]材料常用流动应力模型研究[J]. 李宏烨,庄新村,赵震. 模具技术. 2009(05)
[6]复杂断屑槽型对切屑截面影响分析[J]. 刘二亮,李振加. 黑龙江工程学院学报(自然科学版). 2009(02)
[7]新型圆弧角回转断屑器设计与切屑折断实用预报公式的建立[J]. 唐伟,顾立志. 工具技术. 2009(04)
[8]高速切削钛合金Ti6Al4V切屑的形成及其数值模拟[J]. 曹自洋,何宁,李亮,朱文明. 中国机械工程. 2008(20)
[9]三维复杂槽型车刀片切屑折断界限的研究[J]. 刘二亮,韩荣第,谭光宇,李振加,张慧萍. 哈尔滨理工大学学报. 2008(04)
[10]刀具槽型结构对切削过程影响的仿真研究[J]. 龙新延,熊计,毕泗庆. 工具技术. 2008(01)
硕士论文
[1]可转位切槽刀片断屑的仿真研究与优化设计[D]. 王文韬.西南石油大学 2014
[2]筒节材料加工切屑折断力学特性分析及刀具优化设计[D]. 孙守慧.哈尔滨理工大学 2014
[3]高速切削不锈钢切屑形成微观机理研究[D]. 于海洋.大连理工大学 2012
[4]超硬铝合金7A04高速铣削锯齿状切屑研究[D]. 卢建闯.燕山大学 2011
[5]奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti的低温切削研究[D]. 马建斌.太原科技大学 2010
[6]高速切削淬硬钢切屑形成过程及温度场有限元模拟研究[D]. 李园园.大连理工大学 2009
[7]刀具槽型结构及表面涂层对切削过程影响的仿真研究[D]. 龙新延.四川大学 2007
[8]可转位刀片的磨损机理及断屑性能研究[D]. 倪兰.华中科技大学 2007
[9]硬质合金可转位刀片断屑槽设计及破损机理研究[D]. 冯鸣.华中科技大学 2007
[10]可转位刀片三维断屑槽的研究及设计[D]. 吴克忠.华中科技大学 2005
本文编号：2898186
【文章来源】：上海应用技术大学上海市
【文章页数】：51 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
课题研究方案
图 2.1 金属切削过程变形区Fig2.1 Adeformed area during metal cutting为：在切屑层在滑移线周围发生剪切滑移。如图所示，在第一主要来自于刀具克服金属切削变形所消耗的功率。：如图中，该区域的位置在刀具的前刀面与切屑底层所接触为摩擦和挤压；这种由接触形式产生的热量很高，会导致接的发生磨损和刀具损伤。使靠近刀具前刀面的切屑发生纤维刀面平行。：如图中，该区域发生在刀具钝圆部分与刀具后刀面区域，加工过程中对工件的挤压和摩擦，由于刀具的刀刃有钝圆，性变形为主，引起工件回弹，晶粒被拉长，纤维化。理论为条件的切削过程的研究主要在于切屑的锯齿形成机理，目为两大类即由 Komanduri、 Recht 在 20 世纪 80 年代等提出释为在：直角自由切削条件下一个锯齿状切屑单元的形成模
图 2.2 切削形态Fig.2.2 Cutting type切屑形态分为均匀性切屑和非均匀性切屑，如上图所示。波浪型切屑、节状型切屑以及不连续的崩碎型切屑为非均匀切屑。在加工过程中，我们在加工塑性比较大的材料时，为便于清理，我们通常需要形成带状切屑，这就要求我们采用较大的刀具前角，较高的切削速度。当加工过程中的切屑为带状切屑时，切削过程会比较平稳，切削力变化较小。而加工过程中形成锯齿形切屑时，切削过程会有波动，切削力也有幅度，对刀具的损坏也比较大。当加工的材料脆性及硬度较大时，需要较高的切削速度，还没有产生塑形变形的金属发生断裂形成锯齿形切屑，推出带状切屑的数学模型[55]，如图 2.2 所示。其中变形系数为 、242b b aca 剪切角 、 刀具后角o 、剪 应变 定义为： sincos()ochcDchvvhh 经过变换后：oo sincostan (2-1)(2-2)
【参考文献】：
期刊论文
[1]车削奥氏体不锈钢刀片断屑槽研究[J]. 冉龙姣,唐子淇,鄢强,王成启. 成都大学学报(自然科学版). 2016(02)
[2]奥氏体不锈钢0Cr18Ni9切削过程的有限元切削模拟[J]. 咸成吉,朴成道,尹凤哲. 延边大学农学学报. 2015(02)
[3]刀具断屑槽对切削过程影响的数值模拟[J]. 杨天恩,熊计,孙兰,罗堉平,龙新延. 硬质合金. 2011(04)
[4]超精密切削切屑形成过程的SPH方法模拟研究[J]. 王永刚. 中国机械工程. 2009(23)
[5]材料常用流动应力模型研究[J]. 李宏烨,庄新村,赵震. 模具技术. 2009(05)
[6]复杂断屑槽型对切屑截面影响分析[J]. 刘二亮,李振加. 黑龙江工程学院学报(自然科学版). 2009(02)
[7]新型圆弧角回转断屑器设计与切屑折断实用预报公式的建立[J]. 唐伟,顾立志. 工具技术. 2009(04)
[8]高速切削钛合金Ti6Al4V切屑的形成及其数值模拟[J]. 曹自洋,何宁,李亮,朱文明. 中国机械工程. 2008(20)
[9]三维复杂槽型车刀片切屑折断界限的研究[J]. 刘二亮,韩荣第,谭光宇,李振加,张慧萍. 哈尔滨理工大学学报. 2008(04)
[10]刀具槽型结构对切削过程影响的仿真研究[J]. 龙新延,熊计,毕泗庆. 工具技术. 2008(01)
硕士论文
[1]可转位切槽刀片断屑的仿真研究与优化设计[D]. 王文韬.西南石油大学 2014
[2]筒节材料加工切屑折断力学特性分析及刀具优化设计[D]. 孙守慧.哈尔滨理工大学 2014
[3]高速切削不锈钢切屑形成微观机理研究[D]. 于海洋.大连理工大学 2012
[4]超硬铝合金7A04高速铣削锯齿状切屑研究[D]. 卢建闯.燕山大学 2011
[5]奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti的低温切削研究[D]. 马建斌.太原科技大学 2010
[6]高速切削淬硬钢切屑形成过程及温度场有限元模拟研究[D]. 李园园.大连理工大学 2009
[7]刀具槽型结构及表面涂层对切削过程影响的仿真研究[D]. 龙新延.四川大学 2007
[8]可转位刀片的磨损机理及断屑性能研究[D]. 倪兰.华中科技大学 2007
[9]硬质合金可转位刀片断屑槽设计及破损机理研究[D]. 冯鸣.华中科技大学 2007
[10]可转位刀片三维断屑槽的研究及设计[D]. 吴克忠.华中科技大学 2005
本文编号：2898186
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