微型車刀抗磨損表面仿生微結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化.pdf

1、高速金屬切削時，微型車刀的前、后刀面要與切屑及材料表面之間產(chǎn)生強烈的摩擦，引起車刀磨損，降低工件加工質(zhì)量。大量研究表明，微結(jié)構(gòu)具有改善摩擦副之間的摩擦性能、減小表面粘結(jié)磨損、增強表面潤滑及提升承載力等作用。這為在微型車刀前刀面置入微結(jié)構(gòu)提供了新的研究方向。
　　本文基于仿生學原理，通過建立了蜣螂、鯊魚體表微結(jié)構(gòu)仿生數(shù)學模型，分析了微孔、微溝槽的減摩抗磨機理。運用三維設(shè)計軟件在微型車刀前刀面上設(shè)計出五種微孔結(jié)構(gòu)、三種微溝槽結(jié)構(gòu)。運用

2、有限元仿真分析軟件，進行了上述微結(jié)構(gòu)的靜力學及金屬車削動態(tài)仿真分析。對比刀尖 Mises應力分布、主切削力、刀具最高溫度和刀具磨損量四個參數(shù)仿真結(jié)果，確定最終的微型車刀表面的微孔、微溝槽設(shè)計。此外，通過改變微孔直徑大小，用Deform-3D分析出刀具表面的最優(yōu)孔徑參數(shù)。最后，通過高速縱切微車削試驗，對比仿真結(jié)果，驗證了刀具表面微結(jié)構(gòu)設(shè)計的真實性、可靠性。研究表明：刀具表面微孔設(shè)計中，直徑為0.11mm的4個微孔為最優(yōu)解，主切削力與無織構(gòu)