盲孔的超精密飞切加工研究

发布时间：2017-10-20 01:06

  本文关键词：盲孔的超精密飞切加工研究

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【摘要】：超精密加工技术广泛应用于核能、航空航天、军工等高精尖领域,常使用该技术加工精密零部件。本文所要加工的电极盲孔加工精度要求很高,普通低精度切削加工方法很难达到加工要求,需要使用超精密加工技术加工盲孔。针对盲孔加工精度高、孔壁薄、加工余量小等特点,运用了薄壁切削弹性恢复理论研究了盲孔薄壁的超精密切削,分析了薄壁切削与传统切削不同之处,研究了最小切削厚度与切屑形成关系,计算了最小切削厚度,并推导了瞬时切削厚度,计算了切削力和切削热。运用了超精密飞切加工技术,通过刀具和工件同时旋转,刀尖轨迹包络形成所要加工的盲孔圆,设计了盲孔加工走刀轨迹,并设计了高精度、高稳定性的密珠轴系(工件轴)。针对电极加工尺寸精度要求、电极结构、材料特性和加工难点等因素,结合了相关工艺参数,研究了盲孔加工时加工顺序、加工余量、毛坯加工方法、刀具材质等,分析了盲孔加工变形,并研究了盲孔变形控制方法。研究了盲孔超精密加工的关键工艺,分析了刀具悬伸长度对刀具模态和刚度影响,采用了喷雾射流排屑换热方法,选择了合理的切削液、雾化角、切削液加载方法、喷嘴高度等参数,设计了电极工件合理的定位夹紧方案,提出了正确的偏置校正方法。实验总结了超精密飞切加工盲孔时的最佳切削参数,获取了最优主轴转速、背吃刀量、进给量,并使用了最佳工艺参数超精密飞切加工了6061铝圆盲孔、无氧铜圆盲孔、6061铝长盲孔电极,检测了电极盲孔表面粗糙度、厚度、平行度和平面度。
【关键词】：走刀轨迹 超精密飞切 工件轴构建 薄壁切削:盲孔飞切工艺 实验分析
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG506
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题研究背景及目的意义9
• 1.2 国内外研究历史及发展现状9-14
• 1.2.1 盲孔加工方法的研究现状9-10
• 1.2.2 薄壁切削加工机理研究现状10-13
• 1.2.3 盲孔切削加工工艺研究现状13-14
• 1.3 本文的主要研究内容14-15
• 第2章 盲孔工件加工方案设计15-33
• 2.1 盲孔加工精度要求15-16
• 2.2 盲孔加工走刀轨迹设计16-17
• 2.3 盲孔加工难点分析17-19
• 2.3.1 材料加工难点分析17-19
• 2.3.2 工艺难点分析19
• 2.4 盲孔加工方案规划19-22
• 2.4.1 电极盲孔加工顺序19-20
• 2.4.2 电极盲孔加工余量20-21
• 2.4.3 电极毛坯加工工艺21
• 2.4.4 盲孔加工刀具21
• 2.4.5 电极盲孔加工变形分析21-22
• 2.4.6 控制盲孔加工变形方法22
• 2.5 工件轴设计方案22-29
• 2.5.1 工件轴系统设计方案22-23
• 2.5.2 工件轴机械结构设计23-28
• 2.5.3 工件轴系性能测量分析28-29
• 2.6 工件轴驱动系统设计29-32
• 2.6.1 力矩电机29
• 2.6.2 电机型号选择29-30
• 2.6.3 触摸屏设计30-31
• 2.6.4 电机控制31-32
• 2.7 本章小结32-33
• 第3章 盲孔微切削加工理论研究33-46
• 3.1 微切削不同于传统切削的分析研究33-37
• 3.1.1 微切削中切屑的形成过程33-35
• 3.1.2 微切削弹塑性恢复35-36
• 3.1.3 最小切削厚度预测36-37
• 3.2 基于刀刃运动轨迹的切削厚度模型37-41
• 3.2.1 刀尖运动轨迹37-39
• 3.2.2 瞬时切削厚度计算39-41
• 3.3 薄壁微切削中切削力、切削热分析计算41-45
• 3.3.1 切削力计算41-42
• 3.3.2 切削速度计算42-43
• 3.3.3 切削热计算43-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第4章 盲孔飞切加工工艺分析46-62
• 4.1 刀具动态性能分析46-50
• 4.1.1 刀具模态分析46-48
• 4.1.2 悬伸长度对刀具刚度影响48-50
• 4.2 排屑冷却分析50-56
• 4.2.1 喷雾冷却方式51-53
• 4.2.2 喷雾冷却传热机理53-54
• 4.2.3 喷雾参数54-56
• 4.3 工件定位夹紧分析56-59
• 4.3.1 工件定位方案56-57
• 4.3.2 工件夹紧方案57-58
• 4.3.3 定位精度分析58-59
• 4.4 偏置校正分析59-61
• 4.4.1 工件轴安装偏斜校正研究59-60
• 4.4.2 超精密切削刀具偏置校正方法的研究60-61
• 4.5 本章小结61-62
• 第5章 超精密飞切加工实验分析62-73
• 5.1 实验设计方案62-63
• 5.1.1 喷雾冷却实验设计方案62-63
• 5.1.2 加工参数实验设计方案63
• 5.1.3 最优加工参数下不同类型盲孔实验检测63
• 5.2 实验设备及检测仪器63-65
• 5.3 喷雾冷却实验分析65-67
• 5.3.1 不同冷却条件下盲孔表面粗糙度对比65-66
• 5.3.2 不同切削液条件下盲孔表面粗糙度对比66-67
• 5.4 加工参数对工件表面粗糙度影响67-69
• 5.4.1 主轴转速对加工表面粗糙度的影响67-68
• 5.4.2 进给量对加工表面粗糙度的影响68
• 5.4.3 背吃刀量对加工表面粗糙度的影响68-69
• 5.5 最优加工参数下不同类型盲孔实验检测分析69-72
• 5.5.16061 铝圆盲孔实验检测分析69-70
• 5.5.2 无氧铜圆盲孔实验检测分析70-71
• 5.5.3 6061 铝长盲孔实验检测分析71-72
• 5.6 本章小结72-73
• 结论73-74
• 参考文献74-79
• 致谢79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 朱海涛;;军用装备精密加工的重堡——访兵器55所超精密加工研究室聂凤明主任[J];国防制造技术;2010年05期

2 王明海;刘中海;王虎军;;金刚石刀具精密切削钛合金薄壁件试验研究[J];机械设计与制造;2012年01期

3 贾文佐;李晓君;;精密和超精密加工的应用和发展趋势[J];科技与企业;2012年03期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 刘廷懿;高硅铝合金电火花孔加工的流场和温度场建模与仿真[D];哈尔滨工业大学;2013年

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本文编号：1064352