高速刀具磨损表面形貌研究

高速刀具磨损表面形貌研究

一、高速切削刀具磨损表面形态研究(论文文献综述)

何朕,李国和,孙勇,孔祥成[1](2021)在《钛合金高速切削加工试验研究进展》文中提出钛合金因优越的性能而被广泛应用于航空航天和武器装备等领域,但由于切削加工性较差,在高速切削中易出现切削力大、切削温度高和刀具磨损严重等问题,因此,学者们针对钛合金高速切削加工进行了大量试验研究。本文对近年来钛合金高速切削领域的国内外研究进展进行了总结,重点分析了在锯齿形切屑、切削力、切削温度、加工表面质量和刀具磨损方面的试验结果,指出了目前存在的问题以及今后的发展方向,对钛合金高速切削加工技术的发展具有一定的促进作用。

郑国强,林有希,孟鑫鑫,俞建超[2](2021)在《铝合金高速切削刀具磨损研究进展》文中研究指明由于铝合金高速切削过程中切削温度高,导致刀具严重磨损,降低了刀具寿命和零件加工精度,因此准确预测刀具磨损和分析刀具磨损规律至关重要。分别从刀具寿命模型和刀具磨损速率模型概述刀具磨损理论模型研究进展,基于切削用量、刀具性质和冷却方式分析刀具磨损规律。从已有研究来看,在铝合金高速切削过程中刀具磨损随切削速度和进给量增大而增大,切削深度无明显规律;常见刀具磨损有黏结磨损、磨粒磨损和扩散磨损,其中黏结磨损为主要刀具磨损机制。

程曦[3](2021)在《基于ABAQUS的超硬材料微织构刀具切削仿真及实验研究》文中研究指明国内外研究发现将生物体非光滑表面织构形态应用于现代制造工艺中,能提升材料减摩耐磨性能。在刀具切削领域,选择合适形貌及参数的微织构制备于刀具表面,可以提升刀具切削性能,减缓刀具磨损。本文基于现有的刀具表面微织构研究成果,将微织构应用于超硬材料刀具,采用有限元仿真和车削实验的方法,综合研究微织构形貌及参数对刀具切削性能的影响,分析刀具表面微织构的减摩抗粘机理。本文主要研究内容如下:建立不同形貌的超硬材料微织构刀具切削6061铝合金工件的三维模型,采用ABAQUS有限元仿真软件模拟切削过程,通过对各刀具切削性能进行对比,分析微织构作用机理。结果表明,微织构的置入可以减缓刀屑摩擦,加速刀具散热,提升刀具切削性能。不同形貌微织构对刀具切削性能具有不同程度的影响,其中横向沟槽微织构切削性能最优。设计单因素有限元仿真试验,探究平行沟槽微织构深度、宽度以及织构间隔等参数对切削性能的影响,从微织构参数角度分析微织构减摩作用机理。采用单因素法分析刀具几何参数对刀具切削的影响,选取微织构参数及刀具几何参数作为优化因素设计四因素三水平正交试验,采用矩阵分析法以降低切削热和切削力为目标进行刀具多维度参数综合优化。结果表明,将微织构参数和刀具几何参数进行协同优化可以实现优势互补,更大程度地改善刀具切削性能,合理的刀具参数组合可以得到更优的刀具切削性能。根据参数优化得到的结果,采用激光加工技术在硬质合金刀具表面制备了平行沟槽微织构。设计干切削和切削液辅助切削的两种工况下微织构刀具切削6061铝合金的车削试验,通过电镜观测刀具前刀面磨损情况。试验结果显示微织构的置入能提升刀具切削性能,减小刀屑接触面积,缓解刀具前刀面应力集中区域高温高压状态,一定程度上抑制切屑粘结现象和积屑瘤的产生。在切削液辅助下,流体动压效果和二次润滑现象使得沟槽微织构刀具的减磨抗粘性能更加显着。

吴锦行[4](2021)在《切削AISI 201抗磨损微槽车刀的设计及其切削性能研究》文中研究说明AISI 201具有高硬度、高韧性、高塑性及低的导热性,良好综合机械性能致使其在装备制造领域得到大量应用。切削加工AISI 201过程中刀具易磨损,导致其寿命不长,增加了企业生产成本,降低了企业生产效率。刀具的前刀面是机械载荷和热载荷高度集中区域,刀具磨损破坏与此工作环境密切相关。许多研究表明,合理的刀具结构设计能够提高刀具的切削性能,经验设计、剪裁设计和基于性能的优选设计是刀具设计的主要方法,对于刀具前刀面切削刃近域设计更是如此,缺乏相应的设计方法理论。本文把前刀面温度场和磨损场形貌相结合,提出切削刃近域微槽创新设计方法,设计制备切削AISI 201创新微槽刀具,采用理论分析、仿真研究和切削实验相结合的对比研究方法,分析微槽刀具切削力、切削温度、切削能及加工表面质量的变化规律,研究刀具磨损机理及其监测识别,全面评价刀具切削性能,以期降低切削力和切削温度,提高刀具服役寿命。主要研究内容如下:建立了刀具温度场形貌和磨损场形貌布尔加的刀具前刀面切削刃近域微槽设计方法。以Deform 3D为数值模拟平台,对原车刀切削AISI 201进行有限元数值模拟,从后处理模块中导出温度场数据,运用Matlab筛选合理的温度数据,通过二次接口将数据导入UG NX 8.5三维造型平台,利用UG强大的曲面造型生成温度场网格曲面,建立微槽刀具初始模型,以切削磨损场形貌和初始微槽形貌主要尺寸参数为变量,设计切削仿真实验优化微槽,确定刀具的微槽结构,对微槽刃口区域进行强度校核,设计制备创新微槽刀具。对微槽刀具切削机理进行分析研究。在分析微槽刀具塑性变形剪切面几何关系和刀-屑平衡力系基础上,为了后续章节深入分析微槽刀具切削性能变化,设计了切削实验,分析不同切削参数下AISI 201材料剪切区的应力应变,得到微槽刀具Oxley-Welsh切削方程,发现微槽刀具改变了刀-屑力系平衡,较大幅度增大了剪切角。利用Rubenstein计算模型,分析微槽刀具的刀-屑接触内摩擦和外摩擦长度,研究微槽对刀具前刀面与切屑的接触和摩擦行为,分析微槽刀具受力变化的机理,发现微槽改变了刀-屑接触区域,大幅度减小了刀-屑接触长度和内、外摩擦区接触长度,减小了刀-屑间的摩擦。对微槽刀具的切削能和加工表面质量进行研究。设计单因素实验,分析不同切削用量条件下,微槽刀具的切削性能,对微槽刀具和原刀具的切削力、切削温度、切削能、工件表面粗糙度和表面硬度进行了对比研究,发现在相同切削条件下微槽刀具的三向切削力、切削温度均比原车刀较大幅度减小,切削能更低,工件表面粗糙度更小,工件硬化程度更低。切削能与工件表面质量相关性分析发现,获得相同的工件表面质量,微槽刀具的切削能低于原刀具,要想获得良好的表面质量,需要在较低的切削能下进行切削参数的选择。通过切削耐用度实验,对微槽刀具磨损机理及磨损状态识别进行研究。在相同的切削条件下,微槽刀具的三向切削力更小,切削能消耗更低,磨粒磨损、粘结磨损、氧化磨损更轻微;原刀具共切削了16min,微槽刀具切削了82min,耐用度大大提高。建立了基于深度学习的微槽刀具磨损状态识别方法,通过振动信号采集和超景深显微镜后刀面磨损观测,构建刀具的磨损量和刀具的振动信号之间的关联性,并形成用于模型训练的磨损状态数据样本,选用经训练的VGGNet网络模型进行磨损状态智能识别,表明该方法能够有效实现刀具磨损状态的识别,识别精度达到0.9551。以上研究表明,微槽刀具增大了剪切角,改变了刀-屑接触模型,降低了材料塑性变形,降低了切削力和切削温度,减小了刀具切削能量输入,较大幅度减小刀具磨损,提高了刀具的耐用度,刀具服役寿命显着提高,验证了建立的基于前刀面温度场形貌和磨损形貌相结合的创新刀具微槽设计方法的有效性。

张鹏[5](2021)在《涂层PCBN刀具切削淬硬模具钢的试验研究》文中指出淬硬模具钢具备强度高、硬度高、耐磨性能好、抗冲击性能强等优势,广泛用于汽车制造、家电制造以及各种医疗产品的制造当中。而淬硬模具钢加工时存在切削力大、刀具磨损快的问题,属于典型的难加工材料。在现代加工工艺中多采用“以车代磨”的方式对淬硬模具钢进行加工,为了保证切削加工质量,需要选择合适的刀具材料以及合理的切削参数来满足工程实践的需要。本文选用涂层和非涂层PCBN刀具切削淬硬模具钢,通过对切削力、表面粗糙度和刀具磨损以及切屑形态的深入分析,确定切削淬硬模具钢合理的刀具材料、切削用量和刀尖圆弧半径参数。通过建立数学模型和进行有限元仿真的方法对切削力和表面粗糙度进行合理的预测分析。本文完成的主要工作如下:(1)确定了切削淬硬模具钢合理的刀具材料。结果表明,涂层和非涂层PCBN刀具切削淬硬模具钢产生的切削力和表面粗糙度相差不大。但涂层PCBN刀具在刀具寿命上存在优势,从而确定涂层PCBN刀具是加工淬硬模具钢合理的刀具材料。(2)研究了涂层PCBN刀具切削淬硬模具钢的切削力、表面粗糙度和切屑形态,并据此确定合理的切削用量和刀尖圆弧半径参数。结果表明,采用切削速度125.6m/min,进给量0.10mm/r,背吃刀量0.05mm,刀尖圆弧半径0.4mm时,切削加工产生的切削力最小并能得到最好的加工质量。(3)建立了切削力、表面粗糙度的预测模型。采用多元回归最小二乘法和最小二乘支持向量机法建立切削力和表面粗糙度的预测模型,将预测结果和试验结果对比分析可知,最小二乘支持向量机法建立的预测模型误差更小,平均误差在5%左右。(4)建立了切削过程的有限元仿真模型并对切削力完成仿真分析。结果表明,采用Deform-3D对切削力仿真的平均误差在7%左右,这种方法能够对切削过程产生的切削力做合理的预测。

李月琳[6](2021)在《镗削加工刀具磨损与切削功率有限元仿真研究》文中研究指明近年来,制造业作为国民经济的主体,已经取得了长足进步,用于生产制造的数控加工技术也不断更新换代,逐渐向智能化、精密化、节能化方向发展,以满足现代化生产要求。在各种产品生产制造过程中,镗削加工作为孔加工的关键环节被广泛应用。镗削时,工件被夹具固定在工作台上,通过工作台控制移动,镗刀刀片装夹在刀杆上,由机床主轴带动旋转,刀具和工件发生持续接触摩擦,导致接触区域温度升高,长时间处于高温环境中的刀具和工件接触表面材料发生变形、脱落,从而造成刀具磨损。刀具磨损后,摩擦面积增大,切削刃变钝,刀具表面负荷增大,从而导致切削功率发生改变。研究刀具磨损规律和切削功率的变化情况,对于延长刀具寿命,提高生产效率和产品质量,促进数控机床现代化发展具有重要意义。为了研究镗削加工过程中刀具磨损对切削功率的影响规律,本文首先进行了半精镗柴油发动机缸体的挺杆孔实验,提取了刀具后刀面磨损量和主轴功率信号。研究表明刀具磨损前期,机床主轴功率随着刀具磨损量的不断增大缓慢升高,但当刀具的VB值达到0.36mm后,随着刀具磨损继续加剧,机床主轴功率迅速上升。根据实验所得刀具磨损量以接触面积等效的方式建立磨损刀具有限元仿真模型,通过改变切削刃钝圆半径模拟实际加工过程中刀具磨损量的变化,结果表明切削刃钝圆半径越大,切削功率越大,且仿真功率值与实验功率值变化趋势较为一致,因此改变切削刃钝圆半径能在一定程度上表征刀具磨损程度,为下文研究刀具磨损和切削功率奠定基础。通过切削加工有限元仿真分析利用单因素法分别探究了切削速度、背吃刀量和进给量的改变对切削功率变化趋势的影响规律,研究发现当其他切削条件不变,只增大某一切削用量时,切削功率也会随之升高。然后本文进行了正交切削仿真实验,仿真结果显示进给量对切削功率的影响最大,切削速度的影响最小。最后本文考虑了不同的切削条件,针对刀具磨损对切削功率变化趋势的影响开展研究,结果表明在任何切削条件下,刀具磨损加剧都会导致切削功率增大;且提出了使得切削功率增长速度最慢的切削用量最佳设置方案,为优化生产工艺、延长刀具使用寿命提供了理论依据。

张昱[7](2021)在《300M超高强度钢铣削加工工艺及参数优化研究》文中研究表明航空用300M超高强度钢(40CrNi2Si2MoVA)是具备优异综合力学性能(高强、高韧等)的起落架用钢,作为典型的航空难加工材料,其含有大量Ni元素(1.65%-2.0%),在提高材料刚度和硬度(52HRC)的同时,降低了材料的导热系数(21.6 W/(m·℃))。在实际切削加工过程的复杂热-力耦合应力场作用下,导致300M超高强度钢已加工表面完整性难以得到有效控制。起落架等航空零部件的特殊用途决定了对Ra等表面完整性指标要求较高,飞机起落架复杂的服役环境,使其任何一个表面缺陷都能引发安全事故,已加工表面完整性的卓越性是实现飞机起落架优异安全性能的重要保障。针对300M超高强度钢的力学特性、高速铣削工艺与优化进行深入研究:首先,利用SHPB试验装置探究300M超高强度钢的动态力学性能,探究300M超高强度钢对流动应力与试验温度等因素的敏感性,并对其高温SHPB试样进行塑性变形行为分析;利用静、动态压缩试验数据确定300M超高强度钢的J-C本构方程参数,并基于正交切削试验数据与优化算法优化本构模型参数,获取适用于实际高应变率铣削加工的J-C本构方程,基于J-C本构方程对300M超高强度钢铣削加工过程进行数值模拟验证,其仿真精度得到极大改善。其次,设计正交和单因素试验,利用铣削加工与有限元仿真两种研究方式探究了300M超高强度钢在不同铣削用量下的切削力变化规律,基于Oxley解析加工预测理论对试验所用株洲钻石FMR01-040-XP32-RC12-03型刀具进行建模研究,并对其进行铣削力仿真运算;设计Box-Behnken响应面铣削温度试验分析其变化规律;基于铣削加工试验数据创建并检验了300M超高强度钢的切削力、切削温度回归模型。此外,借助超景深显微镜与能谱仪分析了株洲钻石、山高、住友等不同品牌与型号的硬质合金刀具铣削加工300M超高强度钢时的磨损形态与磨损机理,并探究了不同磨损阶段与状态下对铣削过程物理量(切削力、切削温度等)的影响;以表面粗糙度、表面形貌、显微硬度和金相组织作为表面完整性的评判指标,设计单因素和正交试验研究300M超高强度钢在不同铣削工艺条件下的表面完整性。最后,基于300M超高强度钢铣削加工试验数据,建立了切削力与表面粗糙度的GABP神经网络模型,对比检验不同模型的预测精度;为实现300M超高强度钢的高效、高质量铣削加工,以表面完整性(表面粗糙度)和加工效率(材料去除率)为优化目标,通过多目标粒子群优化算法优化铣削加工工艺,获取了适用于实际切削加工条件下的切削参数组合,经试验验证其表面完整性得到显着改善。

朱耿磊[8](2021)在《高速切削镍基高温合金表面残余应力产生机理及机械性能研究》文中研究说明近年来,我国航空航天事业快速发展,对零件材料性能提出了更高的要求。镍基高温合金具有良好的抗疲劳、抗氧化、耐腐蚀性等特点,广泛的应用于各种恶劣的环境,成为热门零件加工使用材料,但其在加工过程中热导性能差、加工硬化严重、加工效率低、刀具磨损严重,是一种典型的难加工材料。高速切削技术在加工过程中具有切削力小、切削温度低等特点,可以很好解决难加工材料问题。加工完成后工件表面质量对零件的工作性能和服役时长有很大影响,已加工表面残余应力作为其中重要组成部分,对工件抗疲劳强度和几何尺寸的稳定性有重要作用,因此需要对已加工表面残余应力和机械性能进行研究。本文以镍基高温合金GH4169为研究对象,在直角切削过程中假设刀尖始终锋利,基于切削基本理论和材料J-C本构方程建立切屑成形力模型,考虑刀尖圆弧半径依据Waldorf滑移线理论建立犁削力模型;利用镜像热源法探究切削过程中工件的温度,考虑第一变形区剪切面剪切热源和后刀面摩擦热源建立切削温度模型;依据赫兹接触理论计算工件内部应力场,基于弹塑性力学加载、卸载以及应力应变释放建立残余应力预测模型。设计单因素高速切削实验,测量切削过程中切削力和切削温度,将实验结果与预测的结果进行比较,验证所建立模型的准确性。实验结果表明:随着切削速度的增大,切削力逐渐减小;随着进给量的增大,切削力越来越大;随着切削速度和进给量的增大,切削温度越来越高。利用X射线衍射仪测量已加工表面残余应力,并将实验结果与预测模型结果进行对比,分析切削速度和进给量对残余应力的影响。实验结果表明:工件表面为残余拉应力,随着距工件表面距离的增大,残余拉应力迅速转变为残余压应力,残余压应力逐渐增大达到最大值,最后慢慢减小趋向于零。通过白光干涉仪观测切削后的工件表面,分析不同切削参数下工件表面粗糙度、波峰的高度和两波峰之间的距离。为了进一步探究切削后工件表面机械性能,利用UMT摩擦机对切削后的工件进行摩擦实验,设置固定的载荷、转速和温度,导出摩擦实验过程中的摩擦系数,分析摩擦实验后工件表面磨痕的深度、宽度及摩擦副的磨损。实验结果表明:随着切削速度的增加,摩擦后表面摩擦系数呈现出先减小后增大的趋势;随着进给量的增大,摩擦系数越来越大,这主要受切削后工件表面粗糙度的影响。

申昆明[9](2021)在《激光加热辅助单晶硅超精密车削试验研究》文中认为单晶硅作为一种优良的红外光学材料,在集成电路、红外光学系统等领域应用广泛。由于单晶硅材料的脆性特性,常规车削过程中单晶硅易发生脆性断裂而使得已加工表面产生表面损伤等问题。激光加热辅助车削是改善难加工材料车削性能的有效方法,已在硬质合金、陶瓷等难加工材料的车削加工逐步应用,具有增加刀具使用寿命、提高工件表面质量的效果。本文研究工作就是基于以上背景展开,针对单晶硅材料,提出一种激光加热辅助单晶硅超精密车削技术,重点围绕单晶硅激光加热温度及热应力仿真、激光加热辅助车削温度测试、激光加热辅助单晶硅超精密车削试验等方面进行探讨。主要研究内容包括:(1)单晶硅激光加热温度与热应力仿真。建立激光加热单晶硅温度场模型,针对激光功率、主轴转速对单晶硅表面及内部温度场分布的影响规律进行仿真分析,得出单晶硅内部温度与传热深度之间的关系;最后,分析激光功率、主轴转速等对单晶硅表面热应力的影响。(2)激光加热辅助车削试验平台与温度检测。为验证激光加热单晶硅温度场仿真模型正确性,构建激光加热辅助车削试验系统,采用高速红外测温仪对单晶硅工件进行测温试验,分析不同激光功率、主轴转速、进给速度等条件下工件表面加热区域温度变化规律,对比分析温度场仿真值与实际测量值之间的关系。试验结果表明:实际测量温度值与温度场仿真值变化趋势基本吻合。(3)激光加热辅助单晶硅超精密车削试验研究。对比分析常规车削与激光加热辅助单晶硅超精密车削过程中切削力、切削形态、刀具磨损、表面损伤及粗糙度等方面的差异;研究不同激光功率、主轴转速、背吃刀量、进给速度等条件对切削力、刀具磨损、单晶硅表面损伤及粗糙度等的影响规律。最后,得到激光加热辅助单晶硅超精密车削的优选加工参数。

王亚辉[10](2021)在《Inconel718镍基高温合金连续铣削机理研究》文中认为镍基高温合金Inconel718具有良好的稳定性和抗疲劳性能,并且强度和硬度都比较大,在大型舰船制造业、航空航天工业、大型机械制造业等行业中应用十分的广泛。但高温合金在加工过程中会产生较大的切削力以及过高的切削温度,并且刀具会产生严重的磨损。因此通过对高温合金连续铣削过程中的切削机理以及刀具磨损机理进行研究,能够有效地改善加工效率,并使加工成本降低。本文主要进行了以下工作:基于ABAQUS仿真软件建立了Inconel718镍基高温合金连续铣削的物理仿真模型,并简单地阐述了材料的本构模型、材料相关参数、网格的划分技术、相互作用属性;进行了铣削过程切削热量的计算,并对铣削过程中切削温度在工件与刀具上的分布情况进行了分析;进行了多组铣削仿真实验,得到了工艺参数对切削力以及切削温度的影响规律。基于多元线性回归的方法建立了切削力、切削温度预测模型的经验公式,并通过残差分析法验证了预测模型的显着性;基于Archard刀具磨损理论建立了刀具磨损量的预测模型;设计了实际正交切削试验,从而验证切削力、切削温度、刀具磨损量预测模型的准确性;建立了切屑毛边对刀具的冲击挠度、冲击频率和冲击强度的计算公式,并根据实际切削试验计算切屑毛边对刀具的冲击强度和冲击频率;分析了不同刀具磨损形貌的形成原因和刀具的磨损机理,最终得出硬质合金刀具在铣削高温合金时主要的磨损机理为粘结磨损。使用数学分析的方法构建了主剪切区剪切速度场、剪应变场以及剪应变率场的模型公式,并分析了切削速度、刀具前角对剪切速度、剪应变以及剪应变率的影响规律;通过对铣削过程切屑的形成原因和形成机理进行分析,最终得出在铣削过程中切屑的形貌主要表现为锯齿状;通过理论与实验相结合,对切削力、切屑形貌和表面质量之间的关系进行了分析,最终得出随着切削力的增加,切屑的锯齿化越来越严重,加工表面粗糙度越来越大。

二、高速切削刀具磨损表面形态研究(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、高速切削刀具磨损表面形态研究(论文提纲范文)

(1)钛合金高速切削加工试验研究进展(论文提纲范文)

1 引言
2 锯齿形切屑的研究
    2.1 切屑微观形貌
    2.2 形成机理
    2.3 绝热剪切带
3 切削力研究
    3.1 高速车削
    3.2 高速铣削
4 切削温度研究
5 表面质量研究
    5.1 表面粗糙度
    5.2 表面白层
    5.3 表面残余应力
6 刀具磨损研究
    6.1 硬质合金刀具
    6.2 PCD刀具
    6.3 CBN刀具
7 研究的不足以及未来发展方向
    7.1 研究的不足
    7.2 未来发展方向
8 结语

(2)铝合金高速切削刀具磨损研究进展(论文提纲范文)

0 前言
1 刀具磨损理论模型
    1.1 刀具寿命模型
    1.2 刀具磨损速率模型
2 刀具磨损影响因素
    2.1 切削用量对刀具磨损的影响
    2.2 刀具性质对刀具磨损的影响
    2.3 冷却方式对刀具磨损的影响
3 结论

(3)基于ABAQUS的超硬材料微织构刀具切削仿真及实验研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 国内外发展现状
        1.2.1 仿生微织构研究现状
        1.2.2 微织构刀具研究现状
        1.2.3 ABAQUS在切削仿真中的应用
    1.3 课题来源及本文主要研究内容
第二章 微织构形貌及参数对刀具切削性能的影响分析
    2.1 微织构形貌对刀具切削性能的影响
        2.1.1 ABAQUS仿真流程
        2.1.2 微织构刀具及工件的几何建模
        2.1.3 微织构刀具及工件的材料属性设置
        2.1.4 划分部件网格
        2.1.5 定义边界条件
        2.1.6 仿真结果分析
    2.2 微织构参数对刀具切削性能的影响
        2.2.1 微织构深度对刀具切削性能的影响
        2.2.2 微织构宽度对刀具切削性能的影响
        2.2.3 微织构间距对刀具切削性能的影响
    2.3 本章小结
第三章 微织构刀具优化设计
    3.1 刀具几何参数对刀具性能的影响
        3.1.1 前角对刀具切削性能的影响
        3.1.2 后角对刀具切削性能的影响
    3.2 微织构刀具综合参数优化
        3.2.1 正交试验设计
        3.2.2 矩阵分析法
    3.3 优化结果检验
    3.4 本章小结
第四章 微织构刀具的制备及实验研究
    4.1 刀具表面微织构的制备
    4.2 微织构刀具切削实验设计
    4.3 微织构刀具实验结果与分析
        4.3.1 微织构刀具干切削实验
        4.3.2 微织构刀具切削液辅助切削实验
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 主要结论
    5.2 研究展望
参考文献
在学期间的研究成果
致谢

(4)切削AISI 201抗磨损微槽车刀的设计及其切削性能研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 刀具前刀面的设计与研究
        1.2.2 刀具前刀面微织构制备技术
        1.2.3 刀具主要切削性能评价研究现状
        1.2.4 刀具磨损及磨损识别研究现状
        1.2.5 切屑成形及切屑形态的研究现状
    1.3 课题研究的目的、意义与拟解决问题
        1.3.1 研究的目的和意义
        1.3.2 拟解决的问题
    1.4 论文的主要内容及框架结构
第2章 刀具微槽结构的精准设计
    2.1 基于温度场和磨损场的前刀面微槽造型设计方法
        2.1.1 有限元模型的建立
        2.1.2 槽形设计切削条件的确定
        2.1.3 基于温度场形貌和磨损场的微槽刀具设计
    2.2 槽形参数优化
        2.2.1 槽形参数对切削力和切削温度影响的显着性分析
        2.2.2 槽形参数的确定
    2.3 刃口区强度校核
    2.4 微槽刀具制备
    2.5 本章小结
第3章 微槽刀具切削机理的研究
    3.1 变形区受力平衡分析
        3.1.1 剪切面几何关系
        3.1.2 刀-屑平衡力系
    3.2 微槽刀具切削方程研究
        3.2.1 切削方程模型选用
        3.2.2 AISI201 加工的切削方程
    3.3 刀-屑接触摩擦长度的研究
        3.3.1 刀-屑接触长度的确定
        3.3.2 内摩擦和外摩擦长度的确定
    3.4 本章小结
第4章 微槽刀具的切削能和加工表面质量研究
    4.1 切削能研究实验方案
    4.2 切削参数对切削力和切削温度的影响分析
        4.2.1 切削参数对切削力的影响分析
        4.2.2 切削参数对切削温度的影响分析
    4.3 微槽车刀切削能研究
        4.3.1 刀具切削能分析
        4.3.2 刀具切削能实验研究
    4.4 工件表面质量实验研究
        4.4.1 工件表面粗糙度研究
        4.4.2 工件件表面加工硬化研究
    4.5 切削能与工件表面质量之间的关联性分析
    4.6 本章小结
第5章 微槽刀具磨损机理及磨损状态识别
    5.1 实验方法
    5.2 刀具磨损过程演化分析
        5.2.1 刀具磨损形貌分析
        5.2.2 刀具磨损对切削过程的影响
    5.3 刀具磨损机理研究
        5.3.1 刀具磨损微观形貌的分析
        5.3.2 刀具磨损机理分析
    5.4 基于深度学习的微槽刀具磨损状态识别
        5.4.1 刀具的磨损状态分析
        5.4.2 深度学习在刀具磨损识别的应用
        5.4.3 结果分析
    5.5 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 研究结论
    6.2 主要创新点
    6.3 工作展望
参考文献
攻读博士学位期间发表论文及专利
致谢

(5)涂层PCBN刀具切削淬硬模具钢的试验研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 本课题的研究背景
    1.2 PCBN刀具切削淬硬钢的研究现状
        1.2.1 PCBN刀具切削淬硬钢的特点
        1.2.2 PCBN刀具切削淬硬钢的研究现状
    1.3 涂层PCBN刀具的发展现状
        1.3.1 PCBN刀具涂层材料
        1.3.2 刀具涂层制备方法
        1.3.3 涂层PCBN刀具切削淬硬钢的研究现状
        1.3.4 涂层PCBN刀具的应用现状
    1.4 本课题的主要研究内容
2 试验条件与试验方案设计
    2.1 试验条件
        2.1.1 工件材料的选择
        2.1.2 试验设备和刀具材料的选择
    2.2 试验方案设计
        2.2.1 试验方案
        2.2.2 切削试验步骤
        2.2.3 切屑金相样本制作步骤
3 涂层和非涂层PCBN刀具切削试验结果及分析
    3.1 涂层和非涂层PCBN刀具对比试验结果及分析
        3.1.1 切削力对比分析
        3.1.2 表面粗糙度对比分析
        3.1.3 刀具磨损对比分析
    3.2 涂层PCBN刀具切削淬硬模具钢正交试验结果及分析
        3.2.1 各因素对切削力的影响规律分析
        3.2.2 各因素对表面粗糙度的影响规律分析
        3.2.3 综合评估确定最优的切削用量
    3.3 本章小结
4 切削力、表面粗糙度理论模型的建立及验证
    4.1 切削力、表面粗糙度预测方法
        4.1.1 多元回归最小二乘法
        4.1.2 最小二乘支持向量机法
    4.2 切削力预测模型的建立及验证
    4.3 表面粗糙度预测模型的建立及验证
    4.4 本章小结
5 切屑形态的研究及理论分析
    5.1 切屑宏观形态分析
    5.2 切屑几何表征规律研究
        5.2.1 锯齿形切屑金相样本的制作
        5.2.2 锯齿形切屑几何表征测量及计算结果
        5.2.3 锯齿形切屑的几何表征规律
    5.3 切屑几何表征与切削力、粗糙度影响规律分析
    5.4 本章小结
6 基于Deform-3D有限元仿真分析
    6.1 Deform-3D有限元软件简介
    6.2 几何模型的建立
    6.3 网格划分
    6.4 定义材料属性、边界条件和接触条件
    6.5 相关参数的设定
    6.6 仿真结果与分析
    6.7 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢

(6)镗削加工刀具磨损与切削功率有限元仿真研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
        1.1.1 课题研究的背景
        1.1.2 课题研究的意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 刀具磨损研究现状
        1.2.2 切削加工有限元技术研究现状
        1.2.3 刀具磨损与切削物理信号的相关性研究现状
    1.3 课题主要研究内容
    1.4 本章小结
第2章 刀具磨损与切削功率理论基础
    2.1 刀具磨损形态与磨钝标准
        2.1.1 刀具磨损形态
        2.1.2 刀具磨钝标准
    2.2 刀具磨损过程规律
    2.3 刀具磨损类型与磨损机理
    2.4 常用刀具磨损模型
    2.5 刀具磨损对切削功率的影响
    2.6 本章小结
第3章 镗削加工刀具磨损实验
    3.1 实验方案设计
        3.1.1 实验设备
        3.1.2 切削参数设置
        3.1.3 实验步骤
    3.2 实验结果及讨论
        3.2.1 刀具磨损量
        3.2.2 机床主轴功率
        3.2.3 切削过程中刀具磨损量与切削功率相关性分析
    3.3 本章小结
第4章 基于Advant Edge的切削仿真过程研究
    4.1 有限元分析原理
    4.2 Advant Edge FEM切削仿真关键技术研究
        4.2.1 切削仿真模型设置
        4.2.2 网格划分技术
        4.2.3 材料本构模型
        4.2.4 切削条件设置
        4.2.5 刀具磨损模型
        4.2.6 仿真后处理
    4.3 仿真结果分析
        4.3.1 切削力仿真
        4.3.2 切削温度仿真
        4.3.3 刀具滑移速度计算
        4.3.4 切削功率仿真
    4.4 本章小结
第5章 镗削刀具磨损有限元仿真分析
    5.1 刀具磨损有限元仿真分析
        5.1.1 刀具磨损二维仿真模型建立
        5.1.2 切削仿真参数设置
        5.1.3 仿真结果分析
    5.2 仿真结果与实验结果对比
    5.3 切削用量对切削功率的影响
        5.3.1 切削用量对切削功率变化趋势的影响
        5.3.2 切削用量对切削功率的影响程度
    5.4 不同切削条件下刀具磨损对切削功率的影响
        5.4.1 不同切削速度条件下刀具磨损对切削功率的影响
        5.4.2 不同进给量条件下刀具磨损对切削功率的影响
        5.4.3 不同背吃刀量条件下刀具磨损对切削功率的影响
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
附录 ·攻读学位期间所获学术成果

(7)300M超高强度钢铣削加工工艺及参数优化研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 300M超高强度钢研究现状
        1.2.2 金属材料切削力与温度的研究现状
        1.2.3 刀具磨损的研究现状
        1.2.4 已加工表面完整性研究现状
    1.3 本课题的来源
    1.4 本课题主要研究内容
第2章 300M超高强度钢材料特性研究与本构模型构建
    2.1 航空用300M超高强度钢的材料特点
    2.2 300M超高强度钢本构方程的确定
    2.3 300M超高强度钢动态力学性能研究
        2.3.1 300M超高强度钢静态力学性能
        2.3.2 霍普金森压杆试验装置
        2.3.3 动态压缩试验方案
    2.4 动态压缩试验结果与分析
        2.4.1 300M超高强度钢应变率敏感性分析
        2.4.2 300M超高强度钢的温度敏感性分析
        2.4.3 300M超高强度钢应变硬化率分析
        2.4.4 300M超高强度钢变形行为分析
    2.5 300M超高强度钢JC动态本构模型的构建
        2.5.1 JC本构模型A、B和n的确定
        2.5.2 JC本构模型C和m的确定
        2.5.3 300M超高强度钢JC本构模型验证
    2.6 适用于实际切削条件的300M超高强度钢本构方程研究
        2.6.1 正交切削模型
        2.6.2 J-C模型参数确定
        2.6.3 正交切削力试验
        2.6.4 J-C模型的求解与验证
        2.6.5 300M超高强度钢本构方程对比
    2.7 本章小结
第3章 切削力与切削温度试验研究
    3.1 300M超高强度钢切削力试验研究
        3.1.1 300M超高强度钢单因素试验研究
        3.1.2 300M超高强度钢正交试验研究
        3.1.3 切削力回归模型的建立
        3.1.4 模型显着性检验
        3.1.5 环形机夹铣刀铣削力建模
    3.2 300M超高强度钢切削温度试验研究
        3.2.1 红外热像仪成像原理
        3.2.2 300M超高强度钢铣削温度响应面试验研究
    3.3 本章小结
第4章 300M超高强度钢刀具磨损与表面完整性试验研究
    4.1 高速铣削300M超高强度钢磨损研究
        4.1.1 300M铣刀磨损试验研究
        4.1.2 刀具磨损形式
        4.1.3 刀具磨损机理
        4.1.4 刀具磨损对其它物理量的影响
    4.2 300M超高强度钢铣削加工表面完整性试验研究
        4.2.1 表面粗糙度与形貌
        4.2.2 已加工表面显微硬度研究
        4.2.3 已加工表面金相组织研究
    4.3 本章小结
第5章 预测模型构建与铣削参数优化
    5.1 预测模型构建
        5.1.1 经验预测模型
        5.1.2 BP神经网络预测模型
        5.1.3 预测模型验证与对比试验研究
    5.2 参数优化
        5.2.1 粒子群算法理论概述
        5.2.2 优化试验方案
        5.2.3 优化结果与验证
    5.3 本章小结
总结与展望
    总结
    展望
参考文献
攻读硕士学位期间科研成果
致谢

(8)高速切削镍基高温合金表面残余应力产生机理及机械性能研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 高速切削技术研究现状
        1.2.2 切削力研究现状
        1.2.3 切削温度研究现状
        1.2.4 加工残余应力研究现状
        1.2.5 已加工表面机械性能研究现状
    1.3 问题的提出
    1.4 主要研究内容
第2章 高速切削残余应力研究
    2.1 切屑成形力建模
        2.1.1 剪切区模型
        2.1.2 剪切区温度计算
        2.1.3 切削力计算
    2.2 犁削力建模
    2.3 切削温度建模
    2.4 直角切削残余应力建模与分析
        2.4.1 残余应力产生机理和种类
        2.4.2 切削过程机械应力分析
        2.4.3 切削热引起的热应力分析
        2.4.4 直角切削过程残余应力预测
    2.5 本章小结
第3章 高速切削实验及模型验证
    3.1 实验条件与设备选择
    3.2 切削加工实验方案
    3.3 预测结果及其分析
        3.3.1 切削力预测结果与验证
        3.3.2 切削温度预测结果与验证
        3.3.3 残余应力预测模型验证
    3.4 本章小结
第4章 GH4169 加工后表面机械性能研究
    4.1 摩擦磨损机理及实验研究
        4.1.1 摩擦磨损的分类
        4.1.2 摩擦磨损的影响因素
        4.1.3 摩擦磨损原理
        4.1.4 摩擦磨损实验
        4.1.5 实验后表面特征观测
    4.2 实验结果及其分析
        4.2.1 切削后表面特征分析
        4.2.2 磨痕分析
        4.2.3 摩擦系数分析
        4.2.4 摩擦副磨损分析
    4.3 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
申请学位期间的研究成果及发表的学术论文

(9)激光加热辅助单晶硅超精密车削试验研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究目的和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 单晶硅超精密加工技术
        1.2.2 激光加热辅助车削技术
    1.3 主要研究内容
第二章 单晶硅激光加热温度及热应力仿真
    2.1 激光加热区域温度场模型
        2.1.1 温度场数学模型
        2.1.2 温度场有限元模型
    2.2 激光加热区域温度场仿真与分析
        2.2.1 激光功率
        2.2.2 主轴转速
    2.3 激光加热应力场仿真与分析
        2.3.1 激光功率
        2.3.2 主轴转速
    2.4 小结
第三章 单晶硅激光加热辅助装置与温度测量
    3.1 激光加热辅助测温装置
        3.1.1 连续型光纤激光器
        3.1.2 单点金刚石刀具
        3.1.3 高速红外测温仪
    3.2 温度测量的参数选择
        3.2.1 激光参数
        3.2.2 运动参数
    3.3 单晶硅激光加热的温度测定
    3.4 本章小结
第四章 激光加热辅助超精密车削试验研究
    4.1 激光加热辅助超精密车削试验平台
        4.1.1 测力装置
        4.1.2 超精密机床
    4.2 激光加热辅助车削的对比试验
        4.2.1 试验方案设计
        4.2.2 切削力
        4.2.3 刀具磨损
        4.2.4 切屑形态
        4.2.5 表面损伤及粗糙度
    4.3 加工参数对激光加热辅助超精车削的影响
        4.3.1 切削力
        4.3.2 表面粗糙度
        4.3.3 表面损伤
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
在学期间主要研究成果

(10)Inconel718镍基高温合金连续铣削机理研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题来源及研究的目的和意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 研究的目的
        1.1.3 研究的意义
    1.2 镍基高温合金连续铣削的研究现状
        1.2.1 镍基高温合金的研究现状
        1.2.2 镍基高温合金铣削加工的国内外研究现状
        1.2.3 切削仿真技术的研究现状
        1.2.4 切削力、切削温度预测模型的研究现状
        1.2.5 切屑形成过程的研究现状
        1.2.6 刀具磨损机理研究现状
    1.3 主要研究内容
    1.4 本文章节分布
第2章 镍基高温合金铣削过程仿真分析
    2.1 前言
    2.2 镍基高温合金仿真模型的建立
        2.2.1 部件模型的建立
        2.2.2 材料属性的定义
        2.2.3 装配及网格技术定义
        2.2.4 相互作用及载荷定义
        2.2.5 作业的建立
    2.3 铣削过程中刀具与工件上温度的分布
        2.3.1 铣削过程切削热计算
        2.3.2 刀具和工件上温度的分布
    2.4 不同切削要素对切削力和切削温度的影响
        2.4.1 轴向切深的影响规律
        2.4.2 每齿进给量的影响规律
        2.4.3 转速的影响规律
    2.5 小结
第3章 镍基高温合金铣削预测模型的建立
    3.1 前言
    3.2 切削力、切削温度预测模型的建立
        3.2.1 经验公式推导
        3.2.2 正交仿真实验设计
        3.2.3 数据处理及模型系数的确定
        3.2.4 线性回归显着性检验
        3.2.5 极差分析法
        3.2.6 切削工艺参数的影响规律
    3.3 刀具磨损量预测模型的建立
        3.3.1 Archard刀具磨损的计算模型
        3.3.2 刀具磨损的预测模型
    3.4 小结
第4章 铣削过程刀具磨损机理分析
    4.1 前言
    4.2 切削实验方案设计
        4.2.1 切削试验装置
        4.2.2 检测装置
        4.2.3 注意事项
    4.3 高温合金切削仿真实验验证
        4.3.1 切削力、切削温度预测模型的验证
        4.3.2 刀具磨损量预测模型的验证
        4.3.3 刀具磨损量对切削力和刀具最高温度的影响
    4.4 切屑对刀具冲击计算模型的建立
        4.4.1 切屑毛边的冲击挠度计算模型
        4.4.2 切屑毛边的冲击强度计算模型
        4.4.3 切屑毛边的冲击频率计算模型
        4.4.4 切屑毛边冲击试验结果
    4.5 刀具磨损机理分析
        4.5.1 硬质合金刀具磨损形貌研究
        4.5.2 硬质合金刀具磨损机理研究
    4.6 小结
第5章 Inconel718 镍基高温合金切削变形分析
    5.1 前言
    5.2 主剪切变形区模型的建立及分析
        5.2.1 主剪切区模型分析
        5.2.2 主剪切区速度分析
        5.2.3 变形控制方程
        5.2.4 主剪切变形区模型的建立
        5.2.5 切削速度的影响规律
        5.2.6 刀具前角的影响
    5.3 切屑的形成过程及形成机理分析
        5.3.1 锯齿状切屑的形成过程分析
        5.3.2 切削力、切屑形貌与表面质量之间的关系
        5.3.3 切屑形成机理分析
    5.4 小结
第6章 总结与展望
参考文献
附录 A 相关程序代码
攻读学位期间发表的学术论文
致谢

四、高速切削刀具磨损表面形态研究(论文参考文献)

  • [1]钛合金高速切削加工试验研究进展[J]. 何朕,李国和,孙勇,孔祥成. 工具技术, 2021
  • [2]铝合金高速切削刀具磨损研究进展[J]. 郑国强,林有希,孟鑫鑫,俞建超. 机床与液压, 2021(13)
  • [3]基于ABAQUS的超硬材料微织构刀具切削仿真及实验研究[D]. 程曦. 北方工业大学, 2021(01)
  • [4]切削AISI 201抗磨损微槽车刀的设计及其切削性能研究[D]. 吴锦行. 贵州大学, 2021(01)
  • [5]涂层PCBN刀具切削淬硬模具钢的试验研究[D]. 张鹏. 大连理工大学, 2021(01)
  • [6]镗削加工刀具磨损与切削功率有限元仿真研究[D]. 李月琳. 烟台大学, 2021(09)
  • [7]300M超高强度钢铣削加工工艺及参数优化研究[D]. 张昱. 陕西理工大学, 2021(08)
  • [8]高速切削镍基高温合金表面残余应力产生机理及机械性能研究[D]. 朱耿磊. 天津职业技术师范大学, 2021(09)
  • [9]激光加热辅助单晶硅超精密车削试验研究[D]. 申昆明. 厦门理工学院, 2021(08)
  • [10]Inconel718镍基高温合金连续铣削机理研究[D]. 王亚辉. 长春理工大学, 2021

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高速刀具磨损表面形貌研究
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