微圆弧金刚石刀具切削纯铜磨损模型与磨损预测研究

发布时间：2023-01-03 19:33

　　超精密加工是可以实现最高加工精度等级的加工方法,加工精度可达纳米级别,其在光学领域的应用日益广泛,纯铜材料制成的微结构表面在光学、超精密测量等方面也得到更加广泛的应用,而特定微结构和微器件则需要具有完好刃口的微圆弧金刚石刀具加工来获取。为了保证超精密加工的精度,加工过程中微圆弧金刚石刀具的磨损需要重点考虑,刀具磨损量过大会直接影响已加工材料表面精度和表面完整性,影响其尺寸精度和面形精度,因此对微圆弧金刚石刀具磨损机理、磨损形貌和磨损量的预测有重要意义。首先,本文基于Deform-3D有限元软件对微圆弧金刚石刀具切削纯铜的过程进行分析,建立更符合实际情况的切削几何模型、材料本构模型、摩擦模型进行仿真。本研究通过改变刀具前后角、圆弧半径、钝圆半径、切削用量,获得各个切削参数对切削力、切削温度以及刀具最大等效应力的影响规律,并为后续磨损预测提供所需参数和理论依据。其次,本文通过选取适宜的微圆弧金刚石刀具加工工艺,改变微圆弧金刚石刀具前后刀面晶面组合、前后角组合、材质,获取圆弧半径50μm、刀具刃口完整无缺陷、圆弧波纹度满足生产需求的圆柱后刀面刀具。本文基于Advant Edge软件进行刀具磨... 

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源及背景和研究意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 课题研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状及分析
        1.2.1 金刚石刀具切削纯铜磨损研究
        1.2.2 微圆弧金刚石刀具修磨技术研究
        1.2.3 刀具磨损模型研究现状
        1.2.4 刀具磨损有限元仿真分析的研究
        1.2.5 国内外文献综述及简析
    1.3 主要研究内容
第2章 微圆弧金刚石刀具车削纯铜三维有限元仿真
    2.1 引言
    2.2 微圆弧金刚石刀具车削有限元模型及边界条件
        2.2.1 微切削几何模型
        2.2.2 工件材料模型
        2.2.3 工件摩擦模型与分离准则
        2.2.4 网格划分和边界条件设置
        2.2.5 仿真设置准确性验证
    2.3 微圆弧金刚石刀具切削力变化规律
        2.3.1 刀具几何参数对切削力影响
        2.3.2 切削用量对切削力影响
        2.3.3 刀具钝圆半径对切削力影响
    2.4 微圆弧刀具切削温度场分布规律
        2.4.1 刀具几何参数对切削温度影响
        2.4.2 切削用量对切削温度影响
        2.4.3 刀具钝圆半径对切削温度影响
    2.5 微圆弧金刚石刀具等效应力仿真结果分析
        2.5.1 刀具几何参数对刀具等效应力影响
        2.5.2 切削用量对刀具等效应力影响
        2.5.3 刀具钝圆半径对刀具等效应力影响
    2.6 本章小结
第3章 微圆弧金刚石刀具研磨及磨损建模
    3.1 引言
    3.2 微圆弧金刚石刀具研磨与检测
        3.2.1 微圆弧金刚石刀具研磨工艺
        3.2.2 微圆弧金刚石刀具检测
    3.3 微圆弧金刚石刀具车削纯铜磨损仿真
        3.3.1 微圆弧金刚石刀具粘结磨损建模
        3.3.2 材料模型和仿真模型设置
        3.3.3 磨损仿真结果分析
    3.4 圆弧刃刀具磨损体积建模
        3.4.1 前刀面月牙洼磨损体积建模
        3.4.2 圆柱后刀面刃口磨损体积建模
        3.4.3 圆锥后刀面刃口磨损体积建模
    3.5 本章小结
第4章 微圆弧金刚石刀具磨损率预测及磨损对切削影响
    4.1 前言
    4.2 微圆弧金刚石刀具磨损率预测与比较
        4.2.1 前刀面月牙洼磨损建模
        4.2.2 刀具几何参数对前刀面磨损率的影响
        4.2.3 切削用量对前刀面磨损率的影响
    4.3 微圆弧金刚石刀具磨损程度对切削过程的影响
        4.3.1 不同磨损程度的切削仿真建模
        4.3.2 前刀面磨损形貌对切削过程的影响
        4.3.3 后刀面磨损形貌对切削过程的影响
    4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3727461