盘形凸轮廓形的高速铣削仿真

发布时间：2017-07-13 16:00

  本文关键词：盘形凸轮廓形的高速铣削仿真

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【摘要】：分析了盘形凸轮廓形常用的加工方式，，介绍了高速切削加工。应用高速铣削通过“以铣代磨”实现盘形凸轮廓形的精加工，解决了热处理引起的工件变形以及磨削加工中存在的如震颤、砂轮保持性差等问题引起的加工精度降低等不足之处。 对共轭盘形分度凸轮机构中的盘形凸轮廓形进行了研究，导出了共轭分度盘形凸轮廓形的坐标方程。通过轴向离散立铣刀切削刃，建立了直线进给铣削运动的切削力模型。仿真研究了主轴转速、径向切深、轴向切深以及进给速度等切削参数对切削力的影响，除切削速度增加可以引起切削力减小外，轴向切深、径向切深和进给速度的增加均引起切削力的增加。建立了立铣刀铣削大圆弧曲面时的铣削力模型。综合直线进给运动的切削力模型与沿大圆弧面进给的切削力模型建立了立铣刀铣削盘形凸轮廓形的铣削力模型，仿真研究结果表明，铣削盘形凸轮廓形时，切削力的大小不仅要受到切削用量的影响，而且切削力的方向还随曲面的变化而变化。 用小进给量的直线进给的高速铣削代替直线插补高速铣削盘形凸轮廓形的情况进行研究，选择了合适的工件材料与合适的铣刀材料、结构参数。利用仿真软件对不同铣削参数的高速铣削过程进行了有限元仿真，研究了高速铣削的切削力及切削温度的变化规律。高速铣削的最大瞬时切削力是随着主轴转速的提高而降低的；轴向切深及径向切深的增加都会导致瞬时切削力的增加。铣刀切入时，随着高速铣削过程的进行，剪切面的剪切变形功随之提高，单位时间产生的热量越来越多，来不及散失使得铣削开始阶段切削温度不断升高，当达到一个临界切削温度（与工件的熔点温度有关）后便不再上升。切削速度有低到高变化时，开始阶段切削温度升高较快，当达到临界切削温度后，切削温度有所降低。随着轴向切深与径向切深提高，散热面积增大，切削温度有所下降。
【关键词】：盘形凸轮 高速铣削 铣削力 仿真
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG54;TH132.47
【目录】：

• 目录5-7
• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 引言10-11
• 1.2 分度凸轮机构的分类及国内外研究概况11-13
• 1.2.1 分度凸轮机构的分类11
• 1.2.2 国内外研究概况11-13
• 1.3 高速切削技术简介13-15
• 1.3.1 高速切削的概念13-14
• 1.3.2 高速切削的国内外发展概况14-15
• 1.4 盘形凸轮加工的研究概况15-17
• 1.4.1 凸轮廓形加工的方式15
• 1.4.2 盘形凸轮制造的研究现状15-17
• 1.5 课题的提出及研究内容17-18
• 1.6 课题的意义18-20
• 第二章 高速铣削的理论研究20-28
• 2.1 金属切削的加工过程20
• 2.2 典型的铣削加工的切削力模型20-23
• 2.2.1 平均铣削力刚性静态模型21
• 2.2.2 瞬时切削力刚性模型21
• 2.2.3 广义铣削力模型21-22
• 2.2.4 Kline 平均切削力模型22-23
• 2.3 高速铣削过程的机理研究23-27
• 2.3.1 材料破坏定则23-24
• 2.3.1.1 塑性变形定则23-24
• 2.3.1.2 断裂定则24
• 2.3.2 切削力24-26
• 2.3.3 切削热26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 铣削共轭盘形分度凸轮廓形的切削力研究28-44
• 3.1 盘形凸轮的廓形研究28-30
• 3.2 建立直线进给运动的铣削力模型30-37
• 3.2.1 切削刃方程30-31
• 3.2.2 切削力方向的单位矢量31-32
• 3.2.3 建立铣削力模型32-35
• 3.2.4 直线进给的铣削力仿真研究35-37
• 3.3 建立大圆弧曲面进给的铣削力模型37-39
• 3.4 建立盘形凸轮廓形的铣削力模型39-41
• 3.5 本章小结41-44
• 第四章 盘形凸轮廓形高速铣削仿真44-64
• 4.1 仿真软件简介44-45
• 4.2 铣刀的选择45-52
• 4.2.1 铣刀材料的选择45-48
• 4.2.1.1 Johnson-Cook（JC）本构模型45-46
• 4.2.1.2 选择铣刀材料46-48
• 4.2.2 铣刀结构的选择48-52
• 4.2.2.1 铣刀的直径和齿数选择48-49
• 4.2.2.2 铣刀后角与螺旋角的选择49-50
• 4.2.2.3 铣刀前角的选择50-52
• 4.3 高速铣削有限元仿真分析52-62
• 4.3.1 高速铣削仿真的几何模型及切削参数52-53
• 4.3.2 高速铣削的切削力仿真53-56
• 4.3.3 高速铣削仿真的温度场分析56-62
• 4.4 本章小结62-64
• 第五章 结论与展望64-66
• 5.1 结论64-65
• 5.2 展望65-66
• 参考文献66-70
• 致谢70-72
• 附录72

【参考文献】

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本文编号：537477