钛合金薄壁件铣削动力学特征及表面质量研究

发布时间：2017-10-20 12:19

  本文关键词：钛合金薄壁件铣削动力学特征及表面质量研究

  更多相关文章： TC4钛合金 薄壁件 切削力 振动 表面粗糙度

【摘要】：TC4钛合金薄壁件具有重量轻、比强度高、耐腐蚀性好等优良特性,在航空航天、船舶、化工等领域得到了广泛的应用。由于薄壁件刚度差,在切削过程中受力和振动的作用极易产生变形和恶化表面质量。因此,为了提高TC4钛合金薄壁件的加工质量和加工效率,对其切削过程中的动力学特征及表面质量进行研究具有重要的意义。本文通过铣削TC4钛合金薄壁件的正交实验,研究了切削力、切削振动及表面粗糙度随切削参数的变化规律,并拟合得到了切削力经验公式。利用单因素实验分析了不同走刀位置对切削力及振动的影响,以及主轴空转时主轴振动随主轴转速的变化规律。对铣削振动信号进行了时域和频域分析。通过显微镜观察了工件已加工表面的表面轮廓和纹理特征。结果表明:(1)切削力随每齿进给量、轴向切深和径向切深的增大而增大,随切削速度的变化趋势有波动;径向切深对切削力的影响最大;随着走刀位置逐渐靠近薄壁件固定端,切削力在增大。(2)切削振动随着主轴转速的增大而增大,随每齿进给量、轴向切深和径向切深的变化趋势有波动;主轴转速对切削振动的影响最大;随着走刀位置逐渐靠近薄壁件固定端,切削振动在减小;铣削过程中的振动主要为受迫振动。(3)表面粗糙度随着每齿进给量的增大而增大,随主轴转速和轴向切深的增大而减小,随径向切深的变化趋势有波动;每齿进给量对表面粗糙度的影响最大。
【关键词】：TC4钛合金 薄壁件 切削力 振动 表面粗糙度
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG54
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-18
• 1.1 课题研究的背景和意义12-13
• 1.2 TC4钛合金的材料性能及切削加工特点13-14
• 1.2.1 TC4钛合金的材料性能13
• 1.2.2 TC4钛合金的切削加工特点13-14
• 1.3 钛合金铣削加工研究现状14-16
• 1.3.1 铣削加工切削力研究现状14-15
• 1.3.2 铣削加工振动研究现状15
• 1.3.3 铣削加工表面粗糙度研究现状15-16
• 1.4 薄壁零件的工艺特点及切削加工研究现状16-17
• 1.4.1 薄壁零件的工艺特点16
• 1.4.2 薄壁零件切削加工研究现状16-17
• 1.5 课题来源及主要研究内容17-18
• 第2章 切削力理论与铣削力模型18-25
• 2.1 切削力理论18-19
• 2.1.1 切削力的定义及来源18-19
• 2.1.2 影响切削力的因素19
• 2.2 铣削力模型的选择19-24
• 2.2.1 铣削力解析模型20-22
• 2.2.2 指数公式形式的铣削力模型22-24
• 2.3 本章小结24-25
• 第3章 钛合金薄壁件铣削力实验研究25-45
• 3.1 实验条件25-28
• 3.1.1 工件材料25-26
• 3.1.2 切削刀具26
• 3.1.3 加工机床26-27
• 3.1.4 切削力测量设备27-28
• 3.2 实验方法28-32
• 3.2.1 正交实验方案设计28-29
• 3.2.2 实验过程规划29-30
• 3.2.3 铣削力信号处理30-32
• 3.3 铣削力实验结果分析32-41
• 3.3.1 铣削力正交实验结果极差分析33-34
• 3.3.2 铣削力正交实验结果方差分析34-38
• 3.3.3 铣削力正交实验结果直观分析38-41
• 3.3.4 铣削力经验公式的建立41
• 3.4 铣削力单因素实验41-43
• 3.4.1 较大轴向切深对切削力的影响41-42
• 3.4.2 依次走刀对切削力的影响42-43
• 3.5 本章小结43-45
• 第4章 钛合金薄壁件铣削振动实验研究45-64
• 4.1 系统的受迫振动45-46
• 4.2 主轴固有频率的测试46-48
• 4.2.1 实验条件46-47
• 4.2.2 测试方法及结果47-48
• 4.3 铣削过程中的振动48-63
• 4.3.1 实验条件与测试方法48-50
• 4.3.2 变主轴转速空转实验50-53
• 4.3.3 铣削振动实验结果分析53-61
• 4.3.4 依次走刀对振动的影响61-63
• 4.4 本章小结63-64
• 第5章 钛合金薄壁件表面粗糙度实验研究64-74
• 5.1 实验条件64-65
• 5.1.1 加工设备与实验方案64
• 5.1.2 测量设备及方法64-65
• 5.2 表面粗糙度实验结果分析65-73
• 5.2.1 表面粗糙度正交实验结果极差分析67-68
• 5.2.2 表面粗糙度正交实验结果直观分析68-71
• 5.2.3 加工表面纹理的分析71-73
• 5.3 本章小结73-74
• 结论74-76
• 参考文献76-82
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果82-83
• 致谢83-84

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本文编号：1067130