金属玻璃微铣削毛刺形成仿真与实验研究
发布时间：2022-01-10 15:35
金属玻璃又称非晶态合金,其内部原子排列成微观无序性,使得其内部不存在晶界、位错等晶体缺陷,因而可以具有很高的强度,已经应用在国防军事、航空航天、精密仪器等尖端领域。金属玻璃微型零部件的制备需要微切削加工技术作支撑,研究微切削加工工艺及表面质量是有必要的,特别是微铣削时通常会存在毛刺。因此,研究微毛刺的影响因素及其影响规律有助于促进金属玻璃的工程应用。为了解决现有有限元软件中无准确金属玻璃流动应力本构模型问题,建立了考虑静水应力影响的模型。根据金属玻璃热力学特性,创造性的采用了玻璃转变温度对本构模型方程进行分段。通过压缩试验及正交切削实验数据,求解了模型中的材料常数。采用有限元软件AdvantEdge建立二维切削模型,通过对比同参数下的仿真与实验切削力误差,检验了模型准确性。分别建立了直径为0.1mm的双刃平头和单刃球头微铣刀三维微槽铣削有限元模型。通过仿真分析,发现了平头铣刀加工毛刺种类包括:顺铣顶毛刺、逆铣顶毛刺、入口侧毛刺、出口侧毛刺,球头铣刀加工时产生的毛刺种类:入口毛刺、出口毛刺。重点对微槽铣削过程中各位置上的毛刺形成过程进行了分析。采用不同的切削参数和刀具几何参数对微铣削过程...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
金属玻璃的应用实例
不是常规切削技术的等比例缩小，而是存在尺寸半径或工件材料的晶粒尺寸相当时，在切削力、切稳定性等方面与常规铣削过程不同[8]。大多数医学部件要求无毛刺，然而在微铣削过程中不可避免地降低了零件的精度和质量，而且影响装配过程及其削过程形成的毛刺尺寸相对常规尺寸要大，往往与零件尺寸微小，传统去毛刺的方法会对其造成严重，导致常规去毛刺方法不能直接用于微毛刺的去除手段抑制加工过程中毛刺的形成。与去除会占用制造成本，一项由德国汽车和机床协与去除所占制造成本的比例[10]。具体如图 1-2 所示的 15%～20%，增加 15%～20%的加工时长，造成 故障时间。由于微毛刺的抑制和去除更加困难，可占用更多的制造成本。
1.1 金属玻璃切削加工研究现状金属玻璃的加工方法主要有切削加工、激光加工、电火花加工、超塑性加工、焊接拼合等[11]。切削加工具有效率高、可加工材料范围广、零件形状复杂等优势在金属材料加工中广泛应用。近年来，随着大块金属玻璃制备能力的不断提高，人们为了获取高精度、复杂几何特征、高表面质量的金属玻璃产品，切削加工所占的比重逐渐加大。目前对于金属玻璃切削加工的研究成果主要有：切削实验及实验现象报道、切削形变机理、切削过程建模等，本节以时间为主线介绍当前取得的成果。Mustafa Bakkal 等人较早对 Zr 基金属玻璃展开了车削、钻削及铣削等一系列实验研究，通过改变切削参数、刀具材料及工件材料进行实验获得了金属玻璃在切削加工时切屑形态、切削力、刀具磨损等切削现象与数据[12-14]。发现了与常规金属切削时不同的实验现象：当切削速度高于 1.52m/s 时会产生发光及切屑的氧化[14]、刀具的快速磨损、在钻孔的入口处有大量毛刺形成，如图 1-3 a)所示；在铣削加工中槽的逆铣顶部有较严重的毛刺存。
【参考文献】：
期刊论文
[1]块体金属玻璃压缩变形和破坏特性的有限元模拟研究[J]. 李继承,陈小伟,黄风雷. 固体力学学报. 2016(S1)
[2]基于反求法的7055铝合金Johnson-Cook本构模型研究[J]. 刘文辉,张平,杨迅雷,唐昌平. 兵器材料科学与工程. 2015(04)
[3]大块非晶合金车削力特性试验(英文)[J]. 覃孟扬,刘亚俊,徐兰英,罗永顺. 机床与液压. 2015(06)
[4]金属玻璃变形局域化和均匀流动的机理分析[J]. 李继承,陈小伟,黄风雷. 兵工学报. 2014(S2)
[5]基于GA和DEFORM的陶瓷材料切削力数值模拟[J]. 马廉洁,李琛,曹小兵,巩亚东. 东北大学学报(自然科学版). 2014(12)
[6]非晶态合金的零件成形加工技术与形变机理分析[J]. 赵岩,魏勋利,张艳,霍德鸿. 高技术通讯. 2014 (11)
[7]微铣削加工机理研究新进展[J]. 陈明君,陈妮,何宁,倪海波,刘战强,李亮. 机械工程学报. 2014(05)
[8]非晶态物质的本质和特性[J]. 汪卫华. 物理学进展. 2013(05)
[9]Ti-6Al-4V合金的修正本构模型及其有限元仿真[J]. 刘丽娟,吕明,武文革. 西安交通大学学报. 2013(07)
[10]块体金属玻璃的剪切带行为[J]. 蒋敏强. 固体力学学报. 2012(02)
博士论文
[1]Vit1块体金属玻璃的切削性能研究[D]. 张卫国.燕山大学 2012
硕士论文
[1]金属玻璃非正交滑移线场切削模型研究[D]. 王咏萱.燕山大学 2017
[2]Vit1型金属玻璃正交切削的切削力及温度场有限元仿真研究[D]. 赵光光.燕山大学 2016
[3]块体非晶合金屈服行为分析[D]. 邹萍.湘潭大学 2015
[4]基于M-C屈服准则的金属玻璃切削力学建模与实验研究[D]. 卢金平.燕山大学 2015
[5]非晶合金纳米切削机理的分子动力学仿真研究[D]. 魏勋利.燕山大学 2015
[6]微铣削毛刺的形成与控制技术研究[D]. 付天骄.山东大学 2014
[7]Zr基非晶合金微齿轮成形及性能研究[D]. 张钊博.华中科技大学 2014
[8]微铣削加工毛刺的形成过程仿真与实验研究[D]. 倪海波.哈尔滨工业大学 2012
[9]球头微铣刀加工失效机制及其对加工精度的影响研究[D]. 王之军.哈尔滨工业大学 2011
[10]微细铣削刀具磨损机理及工件毛刺影响因素的研究[D]. 杨凯.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3580949
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
金属玻璃的应用实例
不是常规切削技术的等比例缩小，而是存在尺寸半径或工件材料的晶粒尺寸相当时，在切削力、切稳定性等方面与常规铣削过程不同[8]。大多数医学部件要求无毛刺，然而在微铣削过程中不可避免地降低了零件的精度和质量，而且影响装配过程及其削过程形成的毛刺尺寸相对常规尺寸要大，往往与零件尺寸微小，传统去毛刺的方法会对其造成严重，导致常规去毛刺方法不能直接用于微毛刺的去除手段抑制加工过程中毛刺的形成。与去除会占用制造成本，一项由德国汽车和机床协与去除所占制造成本的比例[10]。具体如图 1-2 所示的 15%～20%，增加 15%～20%的加工时长，造成 故障时间。由于微毛刺的抑制和去除更加困难，可占用更多的制造成本。
1.1 金属玻璃切削加工研究现状金属玻璃的加工方法主要有切削加工、激光加工、电火花加工、超塑性加工、焊接拼合等[11]。切削加工具有效率高、可加工材料范围广、零件形状复杂等优势在金属材料加工中广泛应用。近年来，随着大块金属玻璃制备能力的不断提高，人们为了获取高精度、复杂几何特征、高表面质量的金属玻璃产品，切削加工所占的比重逐渐加大。目前对于金属玻璃切削加工的研究成果主要有：切削实验及实验现象报道、切削形变机理、切削过程建模等，本节以时间为主线介绍当前取得的成果。Mustafa Bakkal 等人较早对 Zr 基金属玻璃展开了车削、钻削及铣削等一系列实验研究，通过改变切削参数、刀具材料及工件材料进行实验获得了金属玻璃在切削加工时切屑形态、切削力、刀具磨损等切削现象与数据[12-14]。发现了与常规金属切削时不同的实验现象：当切削速度高于 1.52m/s 时会产生发光及切屑的氧化[14]、刀具的快速磨损、在钻孔的入口处有大量毛刺形成，如图 1-3 a)所示；在铣削加工中槽的逆铣顶部有较严重的毛刺存。
【参考文献】：
期刊论文
[1]块体金属玻璃压缩变形和破坏特性的有限元模拟研究[J]. 李继承,陈小伟,黄风雷. 固体力学学报. 2016(S1)
[2]基于反求法的7055铝合金Johnson-Cook本构模型研究[J]. 刘文辉,张平,杨迅雷,唐昌平. 兵器材料科学与工程. 2015(04)
[3]大块非晶合金车削力特性试验(英文)[J]. 覃孟扬,刘亚俊,徐兰英,罗永顺. 机床与液压. 2015(06)
[4]金属玻璃变形局域化和均匀流动的机理分析[J]. 李继承,陈小伟,黄风雷. 兵工学报. 2014(S2)
[5]基于GA和DEFORM的陶瓷材料切削力数值模拟[J]. 马廉洁,李琛,曹小兵,巩亚东. 东北大学学报(自然科学版). 2014(12)
[6]非晶态合金的零件成形加工技术与形变机理分析[J]. 赵岩,魏勋利,张艳,霍德鸿. 高技术通讯. 2014 (11)
[7]微铣削加工机理研究新进展[J]. 陈明君,陈妮,何宁,倪海波,刘战强,李亮. 机械工程学报. 2014(05)
[8]非晶态物质的本质和特性[J]. 汪卫华. 物理学进展. 2013(05)
[9]Ti-6Al-4V合金的修正本构模型及其有限元仿真[J]. 刘丽娟,吕明,武文革. 西安交通大学学报. 2013(07)
[10]块体金属玻璃的剪切带行为[J]. 蒋敏强. 固体力学学报. 2012(02)
博士论文
[1]Vit1块体金属玻璃的切削性能研究[D]. 张卫国.燕山大学 2012
硕士论文
[1]金属玻璃非正交滑移线场切削模型研究[D]. 王咏萱.燕山大学 2017
[2]Vit1型金属玻璃正交切削的切削力及温度场有限元仿真研究[D]. 赵光光.燕山大学 2016
[3]块体非晶合金屈服行为分析[D]. 邹萍.湘潭大学 2015
[4]基于M-C屈服准则的金属玻璃切削力学建模与实验研究[D]. 卢金平.燕山大学 2015
[5]非晶合金纳米切削机理的分子动力学仿真研究[D]. 魏勋利.燕山大学 2015
[6]微铣削毛刺的形成与控制技术研究[D]. 付天骄.山东大学 2014
[7]Zr基非晶合金微齿轮成形及性能研究[D]. 张钊博.华中科技大学 2014
[8]微铣削加工毛刺的形成过程仿真与实验研究[D]. 倪海波.哈尔滨工业大学 2012
[9]球头微铣刀加工失效机制及其对加工精度的影响研究[D]. 王之军.哈尔滨工业大学 2011
[10]微细铣削刀具磨损机理及工件毛刺影响因素的研究[D]. 杨凯.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3580949
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