高速切削立銑刀力熱耦合作用破損機(jī)理研究.pdf

1、在高速銑削過(guò)程中，刀具會(huì)受到較高的機(jī)械應(yīng)力、熱應(yīng)力和熱沖擊等的影響，在高度非線性的不均勻動(dòng)態(tài)力熱耦合作用下，極易發(fā)生破損，導(dǎo)致刀具徹底喪失切削能力，從而嚴(yán)重影響工件的加工質(zhì)量及加工效率等。目前針對(duì)刀具破損問(wèn)題的研究主要存在以下問(wèn)題:大部分的研究只僅限于單一的物理場(chǎng)（應(yīng)力場(chǎng)、溫度場(chǎng)）;建立的模型一般也只是切削力、切削溫度的單一建模;建立的幾何模型往往是簡(jiǎn)化的二維或者斜角模型，對(duì)于立銑刀的實(shí)體建模不精確，其受力或受熱的加載多為固定值或線性加

2、載，且其加載位置離實(shí)際加工情況有很大差距;研究對(duì)象多為車刀、銑刀片等形狀較規(guī)則刀具。本文以高速銑削整體硬質(zhì)合金涂層立銑刀為研究對(duì)象，以動(dòng)力學(xué)、刀屑摩擦和有限元理論為基礎(chǔ)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)建高速銑削立銑刀力熱耦合作用下的動(dòng)態(tài)銑削數(shù)值模型，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)和仿真結(jié)果的分析探討其力熱耦合作用下的破損機(jī)理。
　　首先，分析了高速銑削過(guò)程中的摩擦學(xué)行為，重點(diǎn)分析了刀屑間的摩擦理論，并提出了將高速銑削中刀屑接觸面間的摩擦系統(tǒng)物理方程?；谟邢拊抡娣椒?/p>

3、，建立了高速銑削二維不等切削厚度的數(shù)學(xué)模型。從模擬結(jié)果，可以觀測(cè)到彎曲度較小的切屑形態(tài)，驗(yàn)證了粘結(jié)-滑移模型的可行性;體現(xiàn)出切屑應(yīng)力場(chǎng)分布的不均勻性以及刀具溫度場(chǎng)分布變化的情況，其最大溫度發(fā)生在刀尖或刀尖附近靠近主切削刃的地方。
　　其次，建立了高速銑削立銑刀力熱耦合動(dòng)態(tài)物理模型?；谀嫦蚬こ探⒘肆姷逗凸ぜ膸缀文Ｐ停ㄟ^(guò)正交實(shí)驗(yàn)得出仿真過(guò)程中的平均摩擦系數(shù)，建立接近實(shí)際情況的動(dòng)態(tài)仿真模型，分析了銑削過(guò)程銑削力、溫度場(chǎng)變化規(guī)律

4、及切屑產(chǎn)生過(guò)程，揭示出在高速銑削中大量切削熱被切屑帶走的事實(shí)。通過(guò)模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比分析證明了模型的正確性。
　　接著，進(jìn)行了高速銑削的單因素和正交實(shí)驗(yàn)。運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法（方差和極差分析法）對(duì)銑削結(jié)果進(jìn)行了分析，得出了各銑削參數(shù)對(duì)銑削力和銑削溫度的影響規(guī)律以及力與溫度之間的相互影響規(guī)律。發(fā)現(xiàn)影響銑削力和銑削溫度的因素具有一致性，即銑削深度對(duì)兩者的影響顯著。
　　最后，采用S-3400N-Ⅱ掃描電子顯微鏡和S-4800高分辨