刀具前刀面微槽的多软件集成设计

发布时间：2020-07-05 12:52

【摘要】：金属切削时,刀具前刀面刀-屑接触区存在剧烈摩擦、高温升、高应变等现象,导致刀具易出现磨损、破损,降低刀具耐用度。本文在分析国内外前刀面微结构研究现状的基础上,采用有限元仿真方法,研究了刀-屑接触区的温度场分布规律、温度场特征点数据获取与数据处理。设计了新型微槽刀具,对比分析了有、无微槽刀具的切削力、切削温度和磨损量的分布特征。建立了软件集成微槽设计平台,并运用该平台对创新设计出的微槽进行了二次设计,取得了良好的效果。本文的研究对新型刀具的设计开发具有重要的实际价值。首先,通过有限元仿真软件DEFORM-3D模拟了硬质合金涂层刀具车削镍基高温合金Inconel 718的过程;分析了切削温度的分布规律与切削温度场的形状特征,研究了温度场数据的获取与处理的方法;提出了基于MATLAB软件的温度场模拟结果文件从数据导入、数据筛选、格式转换最后到坐标位置变换等一系列数据处理方法,为接下来的刀具前刀面微槽造型设计奠定了基础。其次,介绍了常见的曲线曲面建模和重构理论,对比分析其优缺点及适用数据范围;根据切削温度场分布几何形状特征及所获取的温度数据点特征,选用较为合适的NURBS曲线曲面方法来进行由点构线和由线构面的逆向建模,通过网格曲面造型法重建了刀具前刀面微槽曲面;基于原刀具前刀面上温度场高温区的范围分布,设计了微槽结构。经过金属切削有限元仿真分析:带有微槽结构的刀具,其刀具最高温度相比较原刀具而言,降低了7.7%,降温效果明显,且刀具温度分布总体上低于原刀具的温度分布。最后,提出了多软件集成思路,将Menu Script菜单技术应用于微槽设计所用的软件的集成,编制集成模块,构建多软件集成前刀面微槽设计平台。以微槽刀具为例进行平台的应用,在已有车刀微槽基础上,进行了微槽的二次设计,进一步提高了微槽的降温效果。本项目研究表明,多软件集成微槽设计平台可用于刀具前刀面的微槽设计,大大提高了设计效率,利用该平台设计的微槽车刀表现出了良好的降温性能。
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG71;TP311.52
【图文】：

（a）横向沟槽 （b）纵向沟槽 （c）方凸台阵列 （d）微圆孔阵列图 1.1 刀具表面的微结构形貌宋文龙等人[7]利用微细电火花在硬质合金刀具上加工出微圆孔阵列。Rash采用电火花技术，在高速钢钻头表面加工了多种角度的微圆孔阵列结构。使用钛宝石飞秒激光器，在硬质合金刀具前刀面刀屑接触区加工出几十到几微圆孔阵列结构，如图 1.2 所示。图 1.2 微圆孔阵列状微结构

贵州大学硕士学位论文a）横向沟槽 （b）纵向沟槽 （c）方凸台阵列 （d）微圆孔阵图 1.1 刀具表面的微结构形貌等人[7]利用微细电火花在硬质合金刀具上加工出微圆孔阵列火花技术，在高速钢钻头表面加工了多种角度的微圆孔阵列宝石飞秒激光器，在硬质合金刀具前刀面刀屑接触区加工出几阵列结构，如图 1.2 所示。

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本文编号：2742628