模具钢金刚石切削时冷却润滑条件对刀具磨损影响的研究

发布时间：2017-10-26 10:18

  本文关键词：模具钢金刚石切削时冷却润滑条件对刀具磨损影响的研究

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【摘要】：黑色金属因其有良好的综合性能,被广泛地应用在航天、工业、医疗等领域。传统的黑色金属超精密车削受到刀具材料(陶瓷、硬质合金、立方氮化硼等)性能的限制,难以满足精密零件的加工要求。单晶金刚石是超精密切削加工中最理想的刀具材料,但在切削黑色金属时,刀具磨损过快而使切削过程无法正常进行。因此,研究黑色金属金刚石切削时冷却润滑条件(冷却润滑方式、冷却液)对刀具磨损的影响,对扩大单晶金刚石超精密切削的应用领域具有重要的现实意义。本文采用DEFORM有限元软件对模具钢金刚石切削过程进行了仿真分析,分别研究了干切削、低温冷风、浇注式、MQL、低温MQL五种不同冷却润滑方式对切削温度和切削力的影响规律;在此基础上,结合最优的冷却润滑方式,选择聚乙二醇、蓖麻油、合成脂、乳化液、纳米流体五种不同的切削液,分别研究了其对切削温度和切削力的影响规律,为后续切削试验工件表面粗糙度及刀具磨损提供了依据。结合上述有限元仿真结果,本文进行了不同冷却润滑方式下模具钢金刚石切削试验,以工件表面粗糙度Ra和刀具磨损VB为评价指标获取了最优冷却润滑方式;在此基础上,结合最优的冷却润滑方式,研究了不同切削液对模具钢金刚石切削时刀具磨损的影响规律。基于仿真研究和试验研究的结果,确定了模具钢金刚石切削时的最佳冷却润滑条件。在上述确定的最优冷却润滑条件下,本文进行了不同工艺参数对切削温度和切削力的影响规律的仿真研究。基于此,通过模具钢金刚石正交切削试验研究,获得了不同工艺参数对工件表面粗糙度和刀具磨损的影响规律,并建立了工件表面粗糙度Ra与刀具磨损VB的预测模型,为降低黑色金属金刚石切削刀具磨损及提高工件表面加工质量提供了理论依据。
【关键词】：黑色金属 金刚石刀具 刀具磨损 冷却润滑条件
【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
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义8-9
• 1.2 国内外在该方向的研究现状及分析9-14
• 1.2.1 国外研究现状9-11
• 1.2.2 国内研究现状11-14
• 1.3 本课题主要研究内容14-16
• 第2章 模具钢金刚石切削时切削温度及切削力的有限元仿真研究16-31
• 2.1 引言16
• 2.2 切削仿真模型的建立16-21
• 2.2.1 工件材料模型的选择17-18
• 2.2.2 切屑分离准则的选择18-19
• 2.2.3 几何模型的建立19
• 2.2.4 热边界条件的设定19-21
• 2.3 不同冷却润滑方式下切削仿真结果分析21-26
• 2.3.1 冷却润滑方式的选择22
• 2.3.2 不同冷却润滑方式下切削温度仿真结果分析22-24
• 2.3.3不同冷却润滑方式下切削力仿真结果分析24-26
• 2.4 不同切削液条件下切削仿真结果分析26-29
• 2.4.1 切削液的选择26-27
• 2.4.2 不同切削液条件下切削温度仿真结果分析27-28
• 2.4.3 不同切削液条件下切削力仿真结果分析28-29
• 2.5 本章小结29-31
• 第3章 冷却润滑条件对工件表面粗糙度及刀具磨损影响的试验研究31-42
• 3.1 引言31
• 3.2 试验方案设计31-34
• 3.3 不同冷却润滑方式下切削试验结果与分析34-38
• 3.3.1 切削温度分析34-35
• 3.3.2 工件表面粗糙度分析35-36
• 3.3.3 刀具磨损分析36-37
• 3.3.4 低温MQL冷却润滑性能分析37-38
• 3.4 不同切削液润滑条件下切削试验结果与分析38-41
• 3.4.1 切削温度分析38-39
• 2.4.2 工件表面粗糙度分析39
• 3.4.3 刀具磨损分析39-40
• 3.4.4 纳米流体冷却润滑性能分析40-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第4章 工艺参数对工件表面粗糙度及刀具磨损影响的研究42-56
• 4.1 引言42
• 4.2 工艺参数对切削温度及切削力影响的仿真分析42-45
• 4.3 试验方案设计45-46
• 4.4 工艺参数对工件表面粗糙度影响的试验研究46-50
• 4.5 工艺参数对刀具磨损影响的试验研究50-54
• 4.6 本章小结54-56
• 结论56-57
• 参考文献57-62
• 致谢62

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 李新龙,何宁,李亮;绿色切削中的MQL技术[J];航空精密制造技术;2005年02期

2 张春燕;王贵成;裴宏杰;沈春根;;MQL切削液的选择[J];江苏大学学报(自然科学版);2010年01期

3 张元良,周志民,黄春英,夏志辉;天然金刚石振动与气体保护切削黑色金属技术研究[J];机械科学与技术;2004年03期

4 彭海;李涛;;低温冷风对材料切削性能影响的试验与分析[J];机床与液压;2015年02期

5 杨钒;黄建龙;;水蒸气冷却润滑切削304不锈钢的试验研究[J];制造技术与机床;2013年05期

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本文编号：1098232