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微细切削毛刺的形成机理及其表征方法研究

发布时间:2021-03-27 11:14
  随着机械制造领域科学技术的高速发展,机械零件越来越多地出现微型化、精确化、轻量化,对其加工质量的要求也越来越高。微细切削技术具有加工材料范围广、加工质量稳定、生产效率高和相对加工成本低的综合优势,已经成为先进加工制造技术的主要研究内容之一,备受国内外机械工程专家和学者们的高度关注。由于微细切削毛刺主要形成于加工过程,其尺寸及形态直接影响到加工质量,因此,对微细切削毛刺形成机理的研究和毛刺控制与去除技术的研究,具有极高的理论研究价值和广宽的工程应用前景。本论文面向微细加工,以金属切削实验数据为基础,系统研究了微细车削、钻削和铣削加工中毛刺的形成机理、预测预报及其表征方法,并构建了毛刺形成的切削理论模型,从本质上揭示了毛刺形成及其变化的基本规律,初步实现了对毛刺形成及变化规律的预测预报;提出了基于表面质量的棱边(毛刺)质量的表征方法,结合具体加工实验,提出了可主动控制金属切削毛刺的技术、工艺和方法。本论文主要的研究工作及创新成果有:首先,论文基于系统工程理论,给出了影响和制约毛刺形成的主要因素,系统地开展了针对微细车削、铣削和钻削毛刺形成的相关实验,观测并研究了毛刺形成的变化过程,揭示了切... 

【文章来源】:江苏大学江苏省

【文章页数】:130 页

【学位级别】:博士

【部分图文】:

微细切削毛刺的形成机理及其表征方法研究


金属切削中产生的毛刺Figure1.1BurrinmetalcuttingB(I)一次毛刺(II)二次毛刺(d)铣削B(c)刨削f

微小型,部件,构件,毛刺


微细切削毛刺的形成机理及其表征方法研究2金属切削加工中,车削、刨削、钻削、铣削和磨削等加工过程中产生的毛刺往往给工件和零部件在后续的制造加工、装配检验、包装运输和使用等环节带来意想不到的问题[6-10],降低了工件的精度,影响后续加工工序的定位,为去除毛刺而增加的工序,在加工和运输过程中伤害操作者,突然脱落的毛刺会形成亏缺,降低了零部件的装配质量,在使用过程中毛刺脱落会引起机械传动的受阻,影响传动平稳性等[124]。据日本工业调查委员会的统计结果显示:去毛刺的工时占整个工件加工工时的5~10%,美国每年用在去除毛刺的费用高达60亿美元。因此,开展金属切削毛刺的形成机理及去除技术研究具有重要的意义和实用价值。随着航空航天、信息技术、精密仪器、现代医学技术和生物工程的快速发展,出现了许多的微型化器械、小型化设备和微小尺寸的零部件[12],如微型传感器、微型电动机、微型泵等,其制造与加工技术开发已成为各国先进制造技术竞争的制高点[13-14]。为了满足精密零件和产品制造业日益增长的需求,近十年来微细切削加工技术取得了长足的进步[15],图1.2(a)—(f)所示为利用微细加工技术制造的尺度微小的零件[135]。(a)(b)(c)(d)(e)(f)图1.2微小型部件和构件Figure1.2Micropartsandcomponents采用微细切削加工方法对微小型结构件进行加工[16-17,135],与通常采用的微型铸模电镀工艺(Lithographie,GalvanoformungandAbformung缩写为LIGA)及准

顺铣,毛刺


现三维微细尺度下的微细加工[32-34]。(5)可以实现低成本加工。微细切削加工不像其它特种微细加工方法那样,对环境要求和专用设备要求严格,所以加工成本低。微细切削加工通常是指在微米、亚微米尺度内进行的切削加工[35]。微细金属切削毛刺则是指在微米、亚微米尺度内进行金属切削形成的遗留在工件棱边的金属残屑,金属切削毛刺是在金属切削加工的过程中出现的,产生的基础切屑的形成及切屑与工件终端面的分离,这部分内容包含材料分析,精密加工,力学等领域,对金属切削毛刺的研究是一个复杂的系统工程[36,125]。图1.3是微细铣削毛刺,图1.4是微细切削中切削速度和进给量对毛刺形态的影响。(a)(b)图1.3微细铣削毛刺Figure1.3Micromillingburr可以看出,在微小型结构件通过微细切削,其表面及边、角、棱等部位上产生毛刺直接影响其加工质量(表面质量和棱边质量)及使用性能,成为影响和制约微细切削加工技术发展及应用的关键问题,倍受国内外机械工程专家们的高度关注[37-49]。底面切入毛刺顺铣侧面切入毛刺逆铣侧面切出毛刺顺铣侧面切出毛刺逆铣侧面切入毛刺底面切出毛刺f

【参考文献】:
期刊论文
[1]The property research of the transmission sinusoidal grating with fabrication of LIGA process[J]. 王雨婷,王波,伊福廷,张天冲,刘静,粱筱筱.  Optoelectronics Letters. 2019(05)
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[3]248 nm准分子激光加工锥形微孔的实验研究[J]. 王争飞,单等玉,陈涛.  应用激光. 2019(04)
[4]切削过程有限元仿真研究进展[J]. 张松,李斌训,李取浩,满佳.  航空制造技术. 2019(13)
[5]微细铣削技术研究综述[J]. 田璐,韩旭炤,高峰,韩闯.  机械强度. 2019(03)
[6]刀具切削刃钝圆半径对微细切削尺度效应的影响[J]. 李雪,裴宏杰.  工具技术. 2019(05)
[7]复杂三维微细加工技术创新与研究[J]. 曾增权,冯洪华,张鑫.  模具制造. 2019(04)
[8]微细铣削6061铝合金的刀具磨损试验研究[J]. 王文豪,程祥,郑光明,孙秋莲,王飞,杨学明.  制造技术与机床. 2019(04)
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[10]超精密微小型复合加工机床精度稳定性研究现状[J]. 孙椰望,杨秋娟,曹也,刘佳慧,郑中鹏,刘彪,李启明.  制造技术与机床. 2019(01)

博士论文
[1]微细加工机床关键部件结构优化及动态性能控制方法研究[D]. 李炜.东华大学 2018
[2]微切削尺寸效应及微细铣削力建模技术研究[D]. 庞迎春.南京理工大学 2016
[3]微细铣削尺寸效应基础研究[D]. 赵孟.南京航空航天大学 2014
[4]微切削加工单位切削力及表面加工质量的尺寸效应研究[D]. 张涛.山东大学 2013
[5]微尺度铣削加工机理与若干工艺技术问题研究[D]. 张金峰.东北大学 2013
[6]微态弹塑性理论及若干应用研究[D]. 张朝晖.清华大学 2011
[7]金属切削毛刺形成的数值模拟及控制技术研究[D]. 曲海军.江苏大学 2011

硕士论文
[1]无氧铜的微细铣削加工切削仿真与实验研究[D]. 田璐.西安理工大学 2018
[2]精微铣削切削厚度的优化研究[D]. 闫腾.长春理工大学 2018
[3]反馈控制微细电化学加工技术研究[D]. 付文淼.燕山大学 2018
[4]金属微零件的微电铸成形工艺研究[D]. 周波.兰州理工大学 2018
[5]五轴联动微小型机床数控加工方法研究[D]. 李磊.西安理工大学 2017
[6]微槽铣削加工毛刺的形成机理及其主动控制技术研究[D]. 张志阳.江苏大学 2017
[7]磨削淬硬加工毛刺形成及控制技术研究[D]. 孙志鹏.江苏大学 2017
[8]电解液射流辅助激光微细加工技术研究[D]. 宋义知.沈阳理工大学 2017
[9]微细铣削挠性器件薄壁梁研究[D]. 寇兆军.山东大学 2016
[10]金属切削加工中边缘毛刺形成机理及尺寸预报理论研究[D]. 陆家朋.湖南大学 2016



本文编号:3103413

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