切削力关键技术及其数据库开发

发布时间：2017-07-16 22:00

  本文关键词：切削力关键技术及其数据库开发

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【摘要】：切削力是影响切削加工过程最重要的一个物理量，宏观切削力学理论是解决工厂实际问题和机床设计问题的重要研究方向。数控切削加工技术随计算机技术发展成为传统切削领域的主流应用技术，在进行实际切削过程之前对其进行仿真模拟，能够实现对切削力较为准确的预测，和对各种加工条件和加工参数的优化，从而达到获得高精度、高效率、低成本的实际加工过程和高质量的加工产品。本文的研究为实际生产提供积极的指导作用。 本文基于金属切削原理对平头立铣刀、球头铣刀以及麻花钻的切削过程进行分析，应用离散仿真思想对切削力建立数学模型，结合切削试验研究方法和计算机仿真技术对数控加工过程仿真数据库进行深入研究，并取得以下研究成果： 1.针对平头立铣刀、圆柱球头铣刀和麻花钻的切削过程分别建立切削力数学模型。首先通过对三种刀具的几何特点进行详细表述，其次将铣刀参与切削的刀刃离散成若干微元体，分析一个微元体上的受力情况并推导出微元力与瞬时变化切削面积的理论关系式，根据受力平衡进而求得三个方向微元铣削力理论模型，将其参与加工的部分积分计算得到总铣削力；对麻花钻的研究是从横刃和主切削刃两部分分别进行，横刃将其简化为挤压机理，主切削刃上受力应用离散化思想，建立微元钻削力模型，最后推导出整体钻削力和扭矩模型。 2.分别针对平头立铣刀、球头铣刀铣削不同材料工件进行试验。根据试验的统计设计原理，针对灰铸铁350、45#钢、铝合金以及钛合金不同的工件材料，分别对两种刀具设计正交试验，根据试验采集的数据进行计算分析，并将理论模型切削力预测值与试验采集切削力实测值进行对比，以验证理论模型的有效性。 3.基于前面建立的铣削力理论模型和进行的铣削试验，开发了数控铣削过程仿真数据库系统。该系统以MATLAB GUI为开发环境，实现了铣削力采集数据的导入，加工条件与加工参数的输入，铣削力系数识别、铣削力仿真数据和仿真图像的生成等主要功能，将系统预测的铣削力曲线与试验采集的铣削力曲线进行对比分析，一方面验证了建立的铣削力理论模型的准确性，另一方面对该仿真系统的可行性进行检验。 4.数控铣削加工过程仿真数据库系统开发过程中将Access数据库技术应用其中，实现对大量的参数数据存储，方便系统对各种数据的查询、修改、删除以及调取，很大程度上提高了系统的工作效率。在MATLAB GUI开发环境下，导入Access数据表，从而保证了数控铣削加工过程仿真数据库系统各个模块的紧密结合。
【关键词】：数控切削 切削力建模 正交试验 仿真数据库开发
【学位授予单位】：天津职业技术师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG659
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题的研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-15
• 1.2.1 切削力理论建模的国内外研究现状10-12
• 1.2.2 切削仿真数据库系统国内外研究12-15
• 1.2.3 切削仿真数据库系统存在的问题和发展方向15
• 1.3 课题来源和主要研究内容15-16
• 第2章 切削力建模研究16-30
• 2.1 铣削力建模16-23
• 2.1.1 平头立铣刀铣削力建模16-20
• 2.1.2 球头立铣刀铣削力建模20-22
• 2.1.3 铣削力系数识别22-23
• 2.2 钻削力建模23-29
• 2.2.1 标准麻花钻的几何构成24-26
• 2.2.2 标准麻花钻切削力模型的建立26-28
• 2.2.3 标准麻花钻钻削力和扭矩的仿真结果28-29
• 2.3 小结29-30
• 第3章 铣削过程试验研究30-42
• 3.1 数控铣削基本原理30-31
• 3.2 铣削力试验设计基本原理31
• 3.3 平头立铣刀铣削力模型验证31-36
• 3.4 球头铣刀铣削力模型验证36-39
• 3.5 钛合金铣削试验研究39-41
• 3.6 小结41-42
• 第4章 切削力数据库系统的开发42-54
• 4.1 系统开发环境42-44
• 4.1.1 GUI 开发环境42-43
• 4.1.2 数据库开发软件43-44
• 4.2 数控铣削仿真数据库系统的设计构思44-48
• 4.2.1 数据库系统的基本功能45-46
• 4.2.2 仿真数据库系统的各个模块46-48
• 4.3 系统的界面设计48-52
• 4.4 小结52-54
• 第5章 结论与展望54-56
• 5.1 结论54-55
• 5.2 展望55-56
• 参考文献56-60
• 致谢60-61
• 申请学位期间的研究成果及发表的学术论文61

【参考文献】

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本文编号：550686