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低温微量润滑高速铣削300M钢切削力与切削温度研究

发布时间:2018-05-31 04:27

  本文选题:低温微量润滑 + 300M超高强度钢 ; 参考:《哈尔滨理工大学》2017年硕士论文


【摘要】:低温微量润滑切削技术(CMQL)是一种重要的绿色切削技术,秉承绿色制造的理念在切削加工过程中无废气、废渣、废液的排放。它汲取微量润滑技术(MQL)的优点,同时融合低温冷风技术,在减小切削力,降低切削温度、提升润滑效果的同时还提高了已加工表面的表面质量。特别是在切削加工难加工材料时,更体现出低温微量润滑的独特优势。研究中所用的300M钢是一种应用于航空航天领域的难加工材料,采用传统加工方法时,会出现切削力过大、切削区域温度过高、刀具寿命极大缩短进而造成生产效率低、资源消耗大,限制了300M超高强度钢在此领域的应用和发展。本文采用CMQL技术,试验仿真相结合,针对低温微量润滑条件下高速铣削300M钢的切削力、切削温度进行了研究。首先,通过有限元分析软件准确构建300M钢高速铣削加工过程动态物理仿真模型,对刀具应力场和温度场的三维数值模拟计算。得到低温微量润滑条件下高速铣削300M钢刀具的应力场和温度场分布。其次,在干式与低温微量润滑两种不同环境下,采用不同切削参数进行高速铣削300M钢的单因素切削试验,分别测量两种不同切削环境下的切削力,同时测量切削区域的温度。深入分析低温微量润滑在高速铣削300M钢加工中的降温减摩效果,得到低温微量润滑环境下切削力、切削温度与各切削参数的变化规律。进而,选择合理的切削参数用于低温微量润滑高速铣削300M钢正交试验。在试验所得数据基础上获得了低温微量润滑条件下高速铣削300M钢切削力、切削温度相对于切削参数的预测模型,并完成预测模型的显著性检验。最后,以预测模型为基础应用遗传算法建立多目标优化模型,根据约束条件得到最优的切削参数,从而为实际生产加工提供参考。
[Abstract]:Low temperature micro lubricating cutting technology (CMQL) is an important green cutting technology. Following the concept of green manufacturing, there are no exhaust gas, waste slag and waste liquid in the cutting process. It absorbs the advantages of micro lubrication technology and combines low temperature cold air technology to reduce cutting force, reduce cutting temperature and improve lubricating effect, at the same time, it improves the surface quality of machined surface. Especially in cutting difficult to process materials, but also reflect the unique advantages of low-temperature micro-lubrication. The 300M steel used in the research is a kind of difficult to be machined material used in the field of aerospace. When the traditional machining method is adopted, the cutting force is too large, the cutting area temperature is too high, the tool life is greatly shortened and the production efficiency is low. Large resource consumption limits the application and development of 300 M ultra-high strength steel in this field. In this paper, the cutting force and cutting temperature of 300m steel in high-speed milling under low temperature and micro lubrication are studied by using CMQL technology and experimental simulation. Firstly, the dynamic physical simulation model of 300m steel high speed milling process is built by finite element analysis software, and the three dimensional numerical simulation of the stress field and temperature field of the cutting tool is calculated. The distribution of stress field and temperature field of high speed milling 300 M steel tool under low temperature micro lubrication is obtained. Secondly, in two different environments of dry and low temperature micro lubrication, the single factor cutting test of high speed milling 300M steel was carried out by using different cutting parameters. The cutting forces in two different cutting environments were measured, and the temperature of the cutting region was measured at the same time. The antifriction effect of low temperature micro lubrication in high speed milling of 300m steel is analyzed, and the variation of cutting force, cutting temperature and cutting parameters under low temperature micro lubrication is obtained. Furthermore, reasonable cutting parameters are selected for low temperature micro lubrication and high speed milling of 300 M steel orthogonal test. On the basis of the experimental data, the prediction model of cutting force and cutting temperature relative to cutting parameters for high speed milling 300M steel under low temperature microlubrication was obtained, and the significance test of the prediction model was completed. Finally, based on the prediction model, genetic algorithm is used to establish a multi-objective optimization model, and the optimal cutting parameters are obtained according to the constraint conditions, thus providing a reference for practical production and processing.
【学位授予单位】:哈尔滨理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TG54

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