一、刃倾角对刀具工作角度影响的理论分析（论文文献综述）
吴锦行[1]（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。
薛明明[2]（2021）在《涂层PCBN刀具切削淬硬钢磨损研究》文中指出淬硬钢广泛应用于轴承、汽车、模具行业,但其硬度和强度高,切削加工性较差,属于典型的难加工材料。PCBN刀具有较高的硬度和耐磨性,良好的热稳定性和化学稳定性等综合性能,已成为淬硬钢材料切削的常选刀具材料。然而,加工过程中的高热载荷和机械载荷会导致PCBN刀具寿命降低,涂层PCBN刀具在加工淬硬钢方面可有效解决寿命低的问题。对涂层PCBN刀具切削淬硬钢的磨损进行深入研究具有重要的理论意义和工程实践价值。本文主要工作如下:（1）优选适合加工淬硬钢的涂层PCBN刀具及其合理的切削速度范围。采用涂层PCBN刀具（BNC2010、BNC2020）和非涂层PCBN刀具（BN2000）进行切削试验,结果表明:BNC2010刀具寿命相比于未涂层的BN2000刀具提升约30%,而BNC2020刀具与未涂层的BN2000相比刀具寿命差别不大,因此BNC2010可做为切削淬硬钢的首选刀具材料。采用BNC2010刀具在不同切削速度下对切削力、表面粗糙度、切削效率的影响进行综合研究,优选出切削速度范围为103-125m/min。（2）借助高清光学显微镜对刀具磨损过程进行研究。结果表明:BNC2010刀具月牙洼磨损速率明显低于BNC2020刀具,BNC2010刀具的磨损值明显小于未涂层BN2000刀具;切削速度超过125m/min时,三种刀具月牙洼边界均出现贝壳状的刀具材料剥落,但BNC2010刀具出现剥落出现的时间较晚;在低速下后刀面磨损值近似成比例增加,但在高速下后刀面磨损到一定程度后磨损速率有加快的趋势;BNC2010刀具后刀面磨损值在切削一定时间后明显低于另外两种刀具。（3）借助SEM扫描电镜和能谱分析仪对刀具微观磨损形貌和磨损机理研究。结果表明:三种刀具均发生了硬质点磨损、粘结磨损、扩散磨损、氧化磨损;BNC2010刀具粘结磨损和氧化磨损相对较轻;BNC2020刀具粘结磨损和氧化磨损相对严重,高速下硬质点磨损加剧;随着切削速度的增大,粘结磨损和氧化磨损的程度加重,在超过125m/min时尤其明显。（4）利用DEFORM-3D软件对刀具进行切削温度有限元仿真研究。仿真结果表明:涂层PCBN刀具的切削温度低于未涂层的PCBN刀具,而带有Ti Al N涂层的PCBN刀具切削温度低于带有Ti CN涂层的PCBN刀具,表明涂层可以有效降低PCBN刀具的切削温度,减缓刀具磨损。
张硕[3]（2021）在《金刚石刀具对KDP晶体切削加工表面微缺陷影响研究》文中进行了进一步梳理磷酸二氢钾（Potassium Dihydrogen Phosphate,KDP）晶体由于出色的非线性光学特性,被广泛应用于光电开关、激光倍频等光学元器件。然而因为其易潮解、质软、高脆性等材料特性,单点金刚石飞切加工技术是目前最有效的加工方法。但从实际加工情况来看,加工表面质量不稳定、表面微缺陷仍存在,且刀刃质量差导致刀具切削性能不稳定。因此,本文致力于深入探究KDP晶体的材料去除机理及表面形成过程,研究金刚石刀具相关因素在KDP晶体加工过程中的作用机理。首先,本文通过分析切削力及切削区域中静压力场的影响,建立了KDP晶体切削加工表面相对裂纹长度模型。该模型通过对加工中切削区域材料形成的裂纹进行量化分析,表征了裂纹扩展尖端与最终加工表面的几何距离,揭示了刀具前角、刃倾角及加工参数对KDP晶体材料去除模式和已加工表面微缺陷的影响机制。通过断续直角切削实验与斜角切削实验验证了模型的正确性。结果表明,大于等于25°的负前角刀具有助于抑制裂纹的产生,并有效地控制裂纹不扩展至加工表面;对于刀具刃倾角而言,15°至45°范围的刃倾角可以有效地抑制裂纹的扩展,增大晶体表面实现塑性域切削的临界进给量。其次,为了在有限元（Finite Element,FE）仿真中可以准确地描述KDP晶体切削变形行为,本文基于纳米压痕实验结果,采用Oliver-Pharr拟合结合量纲分析的逆分析法,获得了KDP晶体材料本构模型参数。基于此材料本构模型,建立了KDP晶体FE-SPH（Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH）耦合切削模型,进行了刀具前角及刃倾角相关的切削仿真工作。仿真结果表明,不同刀具前角和刃倾角的静压力分布状况明显不同,这对加工中裂纹、表面的形成和切屑的状态有重要影响。此外,斜角切削使得切屑偏向未加工工件一侧流出,同时刀刃干涉区减小有利于减少塑性侧流及切屑撕裂现象,但加工表面的粗糙度受到多重因素的综合影响。再次,针对材料的软脆特性,本文分析了KDP晶体斜角切削加工表面粗糙度的几种分量来源,建立了包含圆弧形刀刃轮廓的运动学分量、塑性侧流分量、材料弹性回复分量以及表面缺陷分量的粗糙度理论模型。通过大范围进给量的斜角切削实验,在塑性加工范围和脆性加工范围综合验证了该粗糙度模型的正确性。结果表明,刀刃轮廓运动学分量在大刃倾角时会剧增,塑性侧流在15°刃倾角时有最小值,而材料弹性回复会随着刃倾角增大而增大。关于模型的预测精度,基于斜角切削相对裂纹长度模型建立的粗糙度缺陷分量使预测结果在塑性区和脆性区都保持了较高精度。从整体上看,15°刃倾角对应的加工表面粗糙度最小。最后,本文利用原子力显微镜进行刀刃微缺陷的检测与分析工作,并通过SPH切削仿真探究了刀刃微缺陷对表面加工质量的影响机理。基于仿真结果,提出刀刃钝化方法来去除刀刃微缺陷。钝化中优化刀具俯仰角度以保证刃口的锋利度,并结合二次刃磨前刀面的方法探索微负倒棱刀具的复合工艺制造方法。最后通过KDP晶体切削加工实验,验证了钝化后刀具切削性能的提升。综合本文研究成果,提出了基于刀刃质量控制的KDP晶体斜角切削加工方法。该方法采用高质量微负倒棱刀具在-25°前角和15°刃倾角下,加工出了Ra 1.36 nm的超光滑表面。
丁艳春[4]（2021）在《机械刻划滞留区的成形机理及影响规律研究》文中认为机械刻划加工技术可实现绿色、低成本、大面积和高精度加工,因此广泛应用于微结构加工制造中。微结构的加工质量直接决定其使用性能,因此如何制造出高质量的微结构成为了制造科学领域亟待解决的难题。采用金刚石尖劈刻划刀具机械刻划塑性金属材料时,成形槽面会产生与塑性流动区之间有明显分界的滞留区,而滞留区会影响成槽质量与刀具磨损情况,所以解决机械刻划材料的滞留问题已经成为提高成槽质量的关键。然而目前有关机械刻划滞留区的相关研究较少,因此开展机械刻划滞留区的成形机理及影响规律研究,对完善机械刻划成形理论、指导机械刻划工艺、提高机械刻划质量具有重要意义。本文从刻划材料的塑性流动特性与滞留现象入手,建立了机械刻划滞留区几何参数理论计算模型,结合滞留区成形过程与特性研究,揭示了滞留区的成形机理。基于滞留区几何参数理论计算模型与刻划实验,研究了刻划加工参数对滞留区的影响规律。并根据滞留区特性,研究了滞留区对材料加工方式、槽形质量以及刀具磨损的影响。主要研究内容如下:开展了机械刻划材料的塑性流动特性研究。首先,基于刻划三向力平衡方程和矢量法,建立了单位塑流向量数学模型,并进一步推导了刻划刀具工作负前角、流屑角及单位塑流向量投影角的数学表达式,获得了单位塑流向量、工作负前角、流屑角与接触表面法向量、等效切削刃之间的数学关系。然后,开展刻划实验,研究了在刻划加工参数影响下单位塑流向量投影角与流屑角的变化规律,并对单位塑流向量与流屑角的适用性进行了分析。开展了滞留区成形机理研究。首先,基于机械刻划的接触摩擦分区机制与滑移线场理论,建立了机械刻划滞留区几何参数理论计算模型,得到了成形槽面滞留区长度l B-sg、俯视滞留区长度l V-sg、滞留区占槽长比（？）lsg与塑流平面内滞留区长度lp-sg、转化参数之间的数学关系。然后,结合塑流平面内负前角刀具正交切削仿真与刻划实验,分别研究了滞留区的成形过程与特性。结果表明:滞留区是刻划材料受到刻划刀具负前刀面过度挤压与约束作用,并由于黏着内摩擦效应而形成的塑性挤压变形区。滞留区内材料的金相显微组织会变得细小、致密度会增加、边界具有高频消长的特点,硬度峰值与硬化层深度值均小于塑性流动区,且表面粗糙度明显好于塑性流动区。开展了刻划加工参数对滞留区的影响规律研究。首先,结合单位塑流向量数学模型、机械刻划滞留区几何参数理论计算模型以及机械刻划仿真,研究了刻划加工参数对滞留区几何参数理论值的影响规律。结果表明:在刀具几何参数、刀具绕Y轴旋转角度、刻划速度、摩擦系数以及刻划材料影响下,lp-sg是成形槽面滞留区几何参数l B-sg、l V-sg、（？）lsg的主导影响因素,塑流平面内I点静水压力PI/k是lp-sg的主导影响因素。然后,结合刻划实验,分析了滞留区几何参数的变化规律,并确定了可调控滞留区的刻划加工参数。开展了滞留区对材料加工方式的影响研究。以切削与耕犁挤压加工方式的临界判据—临界负前角为基础,首先,基于滞留区特性,分别采用最小能量耗散理论与极限剪切应变法,建立了临界负前角理论模型,确定了临界负前角与黏着摩擦角之间的数学关系。其次,通过负前角刀具正交切削仿真,研究了切削加工参数对剪切角与临界负前角的影响。并结合理论模型,研究了滞留区对临界负前角的影响,确定了滞留区是产生临界负前角偏差的主要原因,发现了黏着摩擦系数与滞留区面积成正向依存关系,进一步揭示了滞留区的黏着内摩擦成形机理。最后,通过负前角刀具正交切削实验,分析了材料加工方式对已加工表面质量的影响。开展了滞留区对槽形质量与刀具磨损的影响研究。首先,基于滞留区特性与槽面非线性变形特征,建立了使槽面产生非线性变形的临界力学判据以及临界点理论计算模型。结合刻划仿真,研究了在刻划加工参数影响下后槽滞留区长度对前槽非线性变形临界点的影响规律,确定了可抑制槽形非线性变形的刻划加工参数范围,为槽面非线性变形的调控提供了依据。然后,通过刻划刀具磨损仿真,研究了刻划刀具的磨损过程以及刻划加工参数对刻划刀具磨损深度极值的影响规律。结合滞留区的影响规律研究以及对成形槽面材料的EDS能谱实验分析,揭示了刻划刀具的黏着磨损机理。
司璐[5]（2020）在《基于切削仿真技术的钛合金薄壁件加工用整体式铣刀侧刃参数设计》文中研究指明钛合金凭借其优良性能在航空航天领域中得到了广泛的应用,为获取轻质量与高强度的结构件航空航天领域广泛采用了整体式薄壁件,因此钛合金薄壁件在航空航天领域受到广泛关注。然而钛合金又是一种典型的难加工材料,航空航天领域的整体薄壁结构件刚度低、材料去除量大且精度要求高,因此钛合金薄壁件加工难度极高。在钛合金薄壁件精加工过程中,侧铣加工是一种常见加工手段,同时广泛地应用整体式铣刀,其刀具侧刃结构参数成为保证刀具寿命、控制工件质量与提高加工效率的主要因素。因此研究整体式铣刀侧刃参数对钛合金薄壁件精加工过程中切削性能的影响进行分析,进而完成整体式铣刀侧刃参数设计具有重要的意义。首先,基于金属切削原理以及有限元仿真理论,将三维铣削过程等效简化为正交切削过程。基于AdvantEdge FEM有限元物理仿真平台,探索金属切削有限元仿真模型的关键技术,建立可反映刀具切削刃结构的金属切削加工模型。通过仿真试验观察金属切削过程,通过切削力实验验证有限元模型的准确性与可靠性,为刀具结构参数分析以及整体式铣刀结构设计提供理论基础。随后,基于建立的有限元仿真模型,采用单因素试验法,研究钛合金薄壁件精加工过程中,以刀具前角与刀具后角为代表的刀具几何角度对切削过程的影响规律。同时结合理论分析法,研究刀具螺旋角对刀具实际切削过程几何参数和铣削加工过程中均匀性的影响规律。进而选择适宜的刀具几何角度参数。同时,将前文建立的二维铣削过程有限元物理仿真模型同单因素试验法相结合,研究钝圆刃的钝圆半径和倒棱刃的倒棱角度、倒棱宽度为代表的切削刃结构参数对钛合金精加工过程的影响规律,选择适宜的切削刃结构参数。最后,选择以倒棱刃刀具为设计研究对象,选择前角、后角、倒棱角度以及倒棱宽度4个具有代表性的刀具结构参数作为可控因素,基于前文建立的金属切削有限元仿真模型,应用田口法进行多目标优化,完成面向钛合金薄壁件侧铣精加工需求的整体式铣刀刀具结构的设计工作。
郭锴强[6]（2020）在《高效插铣加工的切削力冲击特性研究》文中认为整体叶轮是离心压缩机的核心零部件,模具广泛地应用于工业产品的加工中,两者在结构上都存在典型的型腔结构。型腔加工时材料去除量大,加工效率低。采用插铣工艺可以显着地提高型腔加工效率,但是在进行高效插铣,特别是半刀宽高效插铣时,在顺铣的切入及逆铣的切出位置存在明显的冲击,冲击导致插铣刀具使用寿命大幅度缩短。本文针对该问题,研究了影响切削冲击力的因素及规律,分析了冲击载荷下插铣刀具的失效过程,基于波刃分屑原理设计了缓冲击插铣刀具。具体研究内容如下:首先,分析了插铣加工的切削特点及对切削冲击产生影响的主要因素,据此设计并进行插铣切削实验。采用单一变量法,使用单刃插铣刀具切削40Cr材料,测量插铣切削力,分析切削参数、刀具几何参数对切削冲击的影响规律。研究发现,当径向切深等于刀具半径的半刀宽插铣时冲击最大,全刀宽插铣时冲击最小;切削速度、进给量、插铣步距的增大都使切削冲击力增大,但影响程度不同,进给量影响最大、插铣步距次之、切削速度的影响最小;刀具主偏角在93°到96°、刃倾角在5°左右时,切削冲击最小。其次,研究不同的插铣工艺方法切削40Cr合金钢和FV520B不锈钢丝时刀具的失效过程及刀具的使用寿命。通过实验发现,插铣刀具的失效是由磨损和破损共同作用的结果,失效过程可以分为早期、中期、晚期三个阶段,其中早期和中期主要发生磨损,而后期主要发生破损。插铣40Cr合金钢时,切削温度是影响刀具寿命的主要因素,全刀宽插铣时的刀具寿命最短,半刀宽插铣时应优先采取逆铣的方式。插铣FV520B不锈钢时,冲击问题是影响刀具寿命的主要因素,半刀宽插铣刀具寿命小于全刀宽插铣的刀具寿命,同时半刀宽插铣FV520B时应避免采取逆铣的方式。最后,分析了波形切削刃插铣刀具的切削特点,发现波形切削刃可以使插铣加工的切削厚度增大、切削宽度减小,这有利于减小切削变形、降低切削力和切削温度。采用三刀刃分屑方案设计了波刃插铣刀,并进行切削实验对比波刃插铣刀、分屑槽插铣刀、直刃插铣刀的切削性能,结果发现波刃插铣刀具在切削过程中的切削力比分屑槽插铣刀和直刃插铣刀的切削力显着降低,说明波形切削刃能够有效降低插铣切削力。
付祥夫[7]（2020）在《车削大螺距螺纹刀具振动与磨损耦合机制及其切削稳定性》文中指出大螺距螺纹件作为数控龙门移动立式车铣床和数控大型多工位压力机的关键部件,其车削加工时具有大进给、大切深和低转速的特点,由此导致切削速度与进给速度匹配不合理,切削力倍增,进而造成工艺系统发生强烈振动。非线性多强场耦合作用下,刀具与工件之间的颤振改变刀-工摩擦副之间的接触关系,导致其摩擦学系统呈现动态变化,进而造成刀具磨损形态发生改变,并致使大螺距螺杆车削过程中的稳定性难以得到保证,无法完成大螺距螺纹面的高品质加工,成为大螺距螺杆切削效能大幅度提高的瓶颈。本文针对车削加工大螺距螺杆存在的上述问题,进行车削大螺距螺纹刀具振动与磨损耦合机制及其切削稳定性研究。通过研究大螺距螺杆车削加工工艺系统动力学特性,揭示切削刀具振动与磨损交互作用规律和耦合机制;进一步结合工件加工精度和表面质量预测,提出切削稳定性控制方法。对确保大螺距螺纹件高品质加工,完善车削大螺距螺纹刀具设计理论,推动高效切削技术的发展具有重要的理论意义和工程应用价值。主要内容包括:基于“广义动力学空间”概念,扩大动力学研究的空间尺度,将整个切削加工系统作为一个整体进行研究。考虑振动造成刀具实际工作角度的变化和“类再生效应”造成瞬时切削层厚度的变化,构建大螺距螺杆瞬时切削力模型;构建大螺距螺杆车削工艺系统动力学模型,表征工艺系统在切削力及机床主轴等驱动机构不平衡运转载荷激励下的动力学行为;考虑刀具空间位置对工艺系统的动态变化影响,构建大螺距螺杆车削工艺系统刚度场和模态场仿真模型;通过所建立机床-刀具、机床-工件的频响函数,叠加机床激励和切削力对大螺距螺纹车削加工系统的影响,构建基于广义动力学空间大螺距螺纹车削工艺系统综合频响模型。车削大螺距螺纹刀具磨损的摩擦学行为与其动力学行为紧密联系。通过对刀具振动信号和刀具磨损量在时间历程下轮廓曲线进行互相关分析,建立二者非线性关系方程;通过振动作用下的大螺距螺纹车削仿真模型,对振动振频和振幅影响温度场、应力场和刀具磨损量的成因进行分析;研究车削大螺距螺纹刀具表面振动磨损形态、磨损量演变过程与切削力和刀具振动交互作用影响规律,构建振动影响下的大螺距螺纹车削刀具磨损模型,阐明刀具振动磨损耦合机制;通过对刃口结构和切削参数的优选,抑制振动对磨损的影响,提出刃口刃形保持性控制方法。从而实现刃口磨损均匀,提高刀具寿命。大螺距螺纹面的加工精度和表面质量直接影响着大螺距螺杆的使役性能。建立在工件坐标系下三维移动力作用的大螺距螺杆振动力学模型;建立了工件自激和刀-工耦合振动下的工件加工精度预测模型,分析了振动对螺杆大径、小径及左、右螺纹面牙型半角精度的影响程度;建立刀-工耦合振动下的表面形貌预测模型,分析了振动对工件表面轮廓线波形的影响规律;构建表面粗糙度与振动加速度信号特征值的关系方程,表征切削过程中振动对表面形貌的影响机制;通过大螺距螺纹件专用跟刀架来提高工件整体的刚性,抑制工件振动,从而有效提高工件加工精度和表面质量。切削稳定性能够保证大螺距螺杆高品质创成加工。通过对大螺距螺杆车削加工工艺路线的合理规划,提出车削大螺距螺杆加工工序;采用人工蜂群算法对精加工切削参数进行多目标优化,并基于动力学稳定域和瞬时切削力模型进行切削参数优选;以机械加工工艺路线（加工工序、加工机床、加工刀具和进刀方向）、切削参数和加工精度及加工表面一致性为优化变量,以车削稳定性为优化目标,建立大螺距螺杆车削稳定性控制模型,进行大螺距螺纹稳定性实验,验证大螺距螺纹车削工艺系统控制方法可靠性。
赵亭[8]（2020）在《难加工材料钻削性能及刀具磨损特性研究》文中指出由于孔加工的普适性及便捷性,使得其成为金属加工中最常用的加工工艺之一。但在加工譬如钛合金等难加工材料时往往会出现钻削力大、断排屑困难等问题,同时,使用浇注式切削方式不仅对环境和操作者不友好,还会造成一定程度的污染,而干切削也会造成刀具磨损严重等,基于以上背景,使得孔加工受到了制约。因此,本文将低频振动钻削技术和微量润滑技术引入到难加工材料的钻削加工当中,通过研究低频振动钻削过程中的切屑形态、钻削力、刀具磨损及加工精度等,来分析难加工材料的钻削性能及其影响因素。本文首先对麻花钻进行角度分析,以低频振动钻削时钻头的实际工作角度、斜角切削模型以及麻花钻钻削力的分布与组成为基础对麻花钻一条主切削刃建立钻削力数学模型,之后以钻削力分配比例为依据计算得出低频振动钻削时的钻削力合力。然后对TC4钛合金进行低频振动钻削试验,试验结果分析发现:轴向力试验值与理论值最大误差为16.46%;钻削力各个因素的影响大小为:进给量最大,振幅次之,钻削速度最小。最后以正交试验结果为依据用最小二乘法建立钻削力的回归模型,可实现对钻削力的预测。研究钻头磨损特性对于合理选择切削条件、提高工件的加工质量及如何正确使用刀具等方面有着重要的意义。文中分别对钻头的磨损形式和磨损过程进行分析,并通过试验分析得出不同的工件材料、刀具材料、切削用量以及振幅在钻削TC4钛合金时都会对钻头磨损产生一定的影响。验证了钻削力同钻头磨损的对应关系,即钻头磨损量的多少会对轴向力的大小产生直接的影响,而轴向力的变化也可以间接显示出钻头的磨损量。微量润滑切削技术在润滑渗透、降温、降低切削力等方面有着独特的优势,本文分别从润滑渗透机理、冷却机理和切削机理对微量润滑技术的作用机理进行分析研究,将振动钻削技术与微量润滑技术结合,来分析振动钻削对于微量润滑作用效果的影响,发现振动钻削以其独特的工艺优势能够有效改善MQL的作用效果。通过试验研究了不同润滑条件钻削TC4钛合金时对于钻头磨损的影响,可知随着切削液流量和压强的增加,可降低钻头磨损量。比较不同加工方式下的刀具寿命试验可以发现,振动钻削和MQL技术都可以显着增加刀具寿命。
李建永[9]（2020）在《骨骼异质复合结构钻削力热变化规律研究》文中研究指明骨钻孔手术中刀具在切削不同骨质材料时将会产生钻孔力及摩擦热,这会使骨组织受到机械损伤及热损伤,从而影响术后伤口区域的愈合,如何降低钻孔力及热量对骨组织造成的损伤,已成为骨钻孔手术中急需要解决的问题。本文以此背景为研究出发点,研究了钻削骨骼异质复合结构时的力热变化规律及其影响因素,并探究了减少骨组织损伤的最优钻削参数,可为骨钻孔手术中降温减损策略的制定提供理论支持与指导。以金属切削理论中的直角切削分析为基础,利用微元法对钻头主切削刃和横刃的切削力进行了数学解析,建立了以切削刃半径为积分点,面向不同时间段钻削不同骨质材料的轴向力和扭矩数学模型。基于建立的扭矩数学模型,以扭矩变化值来模拟热量的产生,简化三维钻头的热源为二维圆盘面热源,利用热源法并结合热传导方程建立了以时间为积分点的温度数学模型。基于建立的轴向力和温度数学模型,利用MATLAB软件模拟分析了轴向力及温度随时间的变化曲线,并从理论分析的角度探究了钻削参数与轴向力和温度的影响关系。利用ABAQUS仿真软件对直角切削不同骨质材料进行了仿真分析,得出了直角切削不同骨质材料时的应力、切削分力及切削合力和温度的变化情况,并绘制出切削分力及合力随时间的变化曲线,探讨了直角切削时切削参数对不同骨质材料上切削合力和温度的影响规律。在直角仿真分析的基础上,仿真分析了钻削骨骼异质复合结构时轴向力及温度的变化规律,得出了钻削过程中轴向力呈阶段式分布及最高钻削温度出现在两层骨质材料界面区域的结论,从仿真分析的角度探究了钻削参数与轴向力和温度的影响关系。基于田口方法优化钻削参数,在最优钻削参数条件下对轴向力和温度的最优值进行了预测计算。通过对钻削实验数据的分析得出:钻削过程中转速是影响轴向力和温度的首要因素,刀具直径次之,进给速度是最不明显的影响因素。实验验证了所建立的理论模型及有限元模型的正确性,同时验证了所提出的最优钻削参数组合的合理性。将实验分析与理论分析及有限元仿真分析得出的结论,进行了对比分析与探讨,通过分析得出:转速与轴向力成负相关,而与温度成正相关;进给速度与轴向力成正相关,而与温度成负相关;刀具直径与轴向力和温度都成正相关。
周亚栋[10]（2020）在《车削大螺距螺纹减振刀具设计》文中研究指明大螺距螺纹组件是大型设备中的关键零部件,为机械设备传递动力和运动位移,在企业生产设备中占据重要地位。在切削加工过程中,由于进给量大,工艺系统剧烈振动,导致切削载荷发生突变,最终造成刀具的剧烈振动,无法完成大螺距螺纹面长行程、高品质加工,成为制约高进给加工效率的瓶颈。所以如何抑制切削振动,提高工件表面质量将成为大螺距螺纹组件切削加工研究的首要任务。本文从刀具结构设计角度入手,设计开发适用于车削大螺距螺纹工件加工条件的减振刀具,并应用于实际加工过程中,通过切削实验验证了所设计的减振刀具可以有效的抑制切削振动,确保工件设计精度要求。首先对刀片结构进行设计,通过有限元仿真分析了刀片几何参数、刃口结构参数以及切削参数对切削力、切削热以及刀具变形的影响规律;基于遗传算法建立多目标参数优化模型,对刀片几何参数、刃口结构参数以及切削参数进行优选,最终完成了车削大螺距螺纹硬质合金刀片的设计开发以及与之配合切削参数的确定。其次对减振刀杆结构及内部阻尼进行设计,通过对减振空腔的理论设计分析,得出了空腔尺寸对刀杆挠度的影响规律;通过有限元仿真,分析了不同结构尺寸空腔的谐响应振动幅值变化规律,得出适用于本文加工条件的最佳空腔结构尺寸;建立了车削大螺距螺纹减振刀杆动力学减振模型,并基于模型确定了较优的弹性系数、刚度系数以及阻尼系数;最后通过谐响应振动幅值对比仿真实验验证了刀杆设计的合理性,完成减振刀杆的设计。再次对刀片与刀杆二者连接方式中螺钉安全性进行分析,通过理论推导对螺栓预紧力范围进行估算,并运用有限元仿真对不同预紧力下螺钉的若干状态变化量进行了对比分析,确定了本文所述切削条件下最佳预紧力;运用有限元仿真对不同偏心距下螺钉的若干状态变化量进行对比分析,确定了本文所述切削条件下最佳偏心距e值。最终通过仿真验证了螺钉的安全性,保证刀片被合理夹紧。最后设计合理的车削实验方案,运用不同参数的刀片进行实验,对比其在时域内切削力、振动加速度信号以及刃口结构变化,验证刃口结构参数以及刀具几何参数选取的合理性;运用实心刀杆与所设计减振刀杆进行实验,对比其在时域内的切削力、振动加速度信号以及刃口结构变化验证刀杆的减振效果。本文所设计的减振刀具可以有效的抑制车削大螺距螺纹工件过程中的切削振动,对提高我国重型装备制造精度以及产品质量具有重大现实指导意义。
二、刃倾角对刀具工作角度影响的理论分析（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、刃倾角对刀具工作角度影响的理论分析（论文提纲范文）
（1）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 |
（2）涂层PCBN刀具切削淬硬钢磨损研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 本课题研究背景 |
| 1.2 硬态干式切削技术 |
| 1.2.1 硬态干式切削概念及特点 |
| 1.2.2 硬态干式切削技术刀具选择 |
| 1.2.3 硬态干式切削技术的应用 |
| 1.3 涂层PCBN刀具研究 |
| 1.3.1 涂层PCBN刀具发展 |
| 1.3.2 涂层PCBN刀具磨损研究 |
| 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 刀具的选择 |
| 2.1.3 试验机床及仪器 |
| 2.2 试验方案设计 |
| 2.2.1 试验方法 |
| 2.2.2 切削用量的确定 |
| 2.2.3 试验步骤 |
| 3 涂层PCBN刀具寿命及切削速度优选 |
| 3.1 刀具寿命 |
| 3.1.1 刀具寿命试验结果 |
| 3.1.2 切削速度对刀具寿命的影响 |
| 3.2 涂层PCBN刀具切削速度优选 |
| 3.2.1 切削速度对切削力的影响 |
| 3.2.2 切削速度对表面粗糙度的影响 |
| 3.2.3 切削效率与刀具寿命的关系 |
| 3.2.4 切削速度的优选 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 涂层PCBN刀具磨损过程研究 |
| 4.1 前刀面磨损过程对比分析 |
| 4.1.1 低速下前刀面磨损过程分析 |
| 4.1.2 高速下前刀面磨损过程分析 |
| 4.2 后刀面磨损过程分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 涂层PCBN刀具磨损机理 |
| 5.1 刀具微观磨损形貌分析 |
| 5.1.1 前刀面微观磨损形貌分析 |
| 5.1.2 后刀面微观磨损形貌分析 |
| 5.1.3 切削刃磨损 |
| 5.1.4 刀具材料剥落 |
| 5.2 刀具磨损机理分析 |
| 5.2.1 硬质点磨损分析 |
| 5.2.2 粘结磨损分析 |
| 5.2.3 氧化磨损分析 |
| 5.2.4 扩散磨损分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 刀具切削温度有限元仿真分析 |
| 6.1 切削热和切削温度理论分析 |
| 6.1.1 切削热的产生与传出 |
| 6.1.2 切削温度理论分析 |
| 6.2 金属切削有限元理论及模型建立 |
| 6.2.1 金属切削的有限元理论 |
| 6.2.2 DEFORM-3D软件介绍 |
| 6.2.3 基于DEFORM-3D的有限模型建立 |
| 6.3 仿真结果与分析 |
| 6.3.1 刀具和工件温度场分析 |
| 6.3.2 刀具切削温度模拟结果对比分析 |
| 6.3.3 工件切削温度模拟结果分析 |
| 6.4 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 |
（3）金刚石刀具对KDP晶体切削加工表面微缺陷影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 KDP晶体飞切加工技术及表面质量研究现状 |
| 1.2.2 脆性材料超精密切削加工机理研究现状 |
| 1.2.3 超精密车削表面粗糙度研究现状 |
| 1.2.4 国内外研究现状分析 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 KDP晶体切削加工表面相对裂纹长度模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 KDP晶体直角切削相对裂纹长度建模 |
| 2.2.1 KDP晶体直角切削模型及切削力 |
| 2.2.2 KDP晶体直角切削相对裂纹长度模型 |
| 2.3 KDP晶体斜角切削相对裂纹长度建模 |
| 2.3.1 KDP晶体斜角切削模型及等效前角 |
| 2.3.2 KDP晶体斜角切削力模型 |
| 2.3.3 KDP晶体斜角切削相对裂纹长度模型 |
| 2.4 KDP晶体切削加工表面相对裂纹长度模型的实验验证 |
| 2.4.1 KDP晶体直角切削中金刚石刀具前角对相对裂纹长度的影响 |
| 2.4.2 KDP晶体斜角切削中金刚石刀具刃倾角对相对裂纹长度的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 金刚石刀具前角和刃倾角对KDP晶体切削过程影响的FE-SPH仿真研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 KDP晶体力学性能及材料本构模型的参数辨识 |
| 3.2.1 KDP晶体力学性能 |
| 3.2.2 KDP晶体材料本构模型的参数辨识 |
| 3.3 金刚石刀具前角对KDP晶体切削过程影响的FE-SPH仿真 |
| 3.3.1 直角切削FE-SPH仿真模型的建立 |
| 3.3.2 直角切削静压力分布仿真结果 |
| 3.4 金刚石刀具刃倾角对KDP晶体切削过程影响的FE-SPH仿真 |
| 3.4.1 斜角切削FE-SPH仿真模型的建立 |
| 3.4.2 斜角切削静压力分布仿真结果与加工表面粗糙度分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 KDP晶体斜角切削加工表面粗糙度模型 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 KDP晶体斜角切削加工表面粗糙度建模 |
| 4.2.1 软脆性材料斜角切削加工表面粗糙度分量来源分析 |
| 4.2.2 圆弧形刀刃轮廓的粗糙度运动学分量 |
| 4.2.3 最小切削厚度影响的粗糙度塑性侧流分量 |
| 4.2.4 等效刃口钝圆半径影响的粗糙度弹性回复分量 |
| 4.2.5 基于相对裂纹长度模型的粗糙度缺陷分量 |
| 4.3 KDP晶体斜角切削加工表面粗糙度模型的实验验证 |
| 4.3.1 实验方案 |
| 4.3.2 表面粗糙度模型验证与结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 金刚石刀具刀刃微缺陷对KDP晶体切削加工表面微缺陷影响研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 金刚石刀具刀刃微缺陷的检测与分析 |
| 5.2.1 金刚石刀具机械刃磨制造工艺及刀刃质量检测方法 |
| 5.2.2 金刚石刀具刀刃微缺陷的特征研究 |
| 5.3 考虑金刚石刀具刀刃微缺陷的KDP晶体SPH切削仿真研究 |
| 5.3.1 增大钝圆型刀刃微缺陷 |
| 5.3.2 内凹月牙型刀刃微缺陷 |
| 5.3.3 平坦平刃型刀刃微缺陷 |
| 5.3.4 切削仿真中刀刃微缺陷的影响结论 |
| 5.4 刀刃质量对加工表面微缺陷影响研究 |
| 5.4.1 刀刃钝化方法与钝化结果 |
| 5.4.2 微负倒棱刀具复合工艺制造方法 |
| 5.4.3 刀刃质量对加工表面微缺陷影响实验研究 |
| 5.4.4 基于刀刃质量控制的KDP晶体斜角切削加工方法 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（4）机械刻划滞留区的成形机理及影响规律研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 机械刻划加工技术研究现状 |
| 1.2.1 AFM机械刻划 |
| 1.2.2 光栅机械刻划 |
| 1.3 滞留现象研究现状 |
| 1.3.1 滞留点研究现状 |
| 1.3.2 滞留区研究现状 |
| 1.4 本课题主要研究内容 |
| 第2章 机械刻划材料塑性流动特性研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 材料的塑性流动特性研究现状 |
| 2.3 单位塑性流动向量数学模型构建 |
| 2.3.1 机械刻划加工过程 |
| 2.3.2 基本假设 |
| 2.3.3 数学模型构建 |
| 2.4 工作负前角、流屑角及塑流方向角的计算模型 |
| 2.4.1 工作负前角 |
| 2.4.2 流屑角 |
| 2.4.3 单位塑流向量投影角 |
| 2.5 单位塑流向量与流屑角的刻划实验分析 |
| 2.5.1 机械刻划实验设备与实验方案 |
| 2.5.2 单位塑流向量投影角的变化规律研究 |
| 2.5.3 流屑角的变化规律研究 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 机械刻划滞留区成形机理研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 机械刻划滞留区几何参数理论计算模型构建 |
| 3.2.1 摩擦分区机制与滞留现象 |
| 3.2.2 基于滞留特征的滑移线场模型 |
| 3.2.3 成形槽面滞留区几何参数求解计算 |
| 3.3 滞留区成形过程研究 |
| 3.3.1 塑流平面内负前角刀具正交切削仿真模型建立 |
| 3.3.2 仿真结果与分析 |
| 3.4 滞留区特性分析 |
| 3.4.1 显微组织分析 |
| 3.4.2 显微硬度及硬化层深度分析 |
| 3.4.3 表面粗糙度分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 刻划加工参数对滞留区的影响规律 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 机械刻划仿真模型建立 |
| 4.2.1 机械刻划仿真模型 |
| 4.2.2 机械刻划仿真方案 |
| 4.3 刻划加工参数对滞留区几何参数的影响规律 |
| 4.3.1 刀具几何参数的影响研究 |
| 4.3.2 刀具安装参数的影响研究 |
| 4.3.3 刻划速度、摩擦系数以及刻划材料的影响研究 |
| 4.4 滞留区几何参数影响规律的实验与分析 |
| 4.4.1 滞留区几何参数的实验求解 |
| 4.4.2 刻划加工参数对滞留区几何参数实验值的影响研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 滞留区对材料加工方式的影响研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 临界负前角理论模型建立 |
| 5.2.1 基于最小能量耗散理论的临界负前角求解 |
| 5.2.2 基于极限剪切应变法的临界负前角求解 |
| 5.3 临界负前角变化规律研究 |
| 5.3.1 正交切削仿真 |
| 5.3.2 应力场、速度场与切削力的影响研究 |
| 5.3.3 切削加工参数对剪切角与临界负前角的影响研究 |
| 5.3.4 滞留区对临界负前角的影响研究 |
| 5.4 不同加工方式对表面质量影响研究 |
| 5.4.1 表面粗糙度影响研究 |
| 5.4.2 表层残余应力影响研究 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 滞留区对槽形质量与刀具磨损的影响研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 滞留区对槽形质量的影响研究 |
| 6.2.1 槽面非线性变形临界力学判据的建立 |
| 6.2.2 槽面非线性变形临界点的求解计算 |
| 6.2.3 槽面非线性变形的仿真分析模型 |
| 6.2.4 滞留区对槽面非线性变形的影响研究 |
| 6.3 滞留区对刀具磨损的影响研究 |
| 6.3.1 刻划刀具磨损模型建立 |
| 6.3.2 刻划刀具的磨损过程研究 |
| 6.3.3 刻划温度对刀具磨损的影响 |
| 6.3.4 刻划加工参数对刀具磨损的影响 |
| 6.3.5 EDS能谱实验分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 完成的主要工作 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（5）基于切削仿真技术的钛合金薄壁件加工用整体式铣刀侧刃参数设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源及研究背景和意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 课题研究背景和意义 |
| 1.2 国内外相关内容研究历史与现状 |
| 1.2.1 钛合金加工技术研究历史与现状 |
| 1.2.2 薄壁件加工技术研究历史与现状 |
| 1.2.3 整体式铣刀设计研究历史与现状 |
| 1.2.4 金属切削仿真技术研究历史与现状 |
| 1.3 论文主要研究内容及研究思路 |
| 第2章 钛合金铣削仿真模型的建立与验证 |
| 2.1 有限元仿真基本参数 |
| 2.1.1 材料基本参数 |
| 2.1.2 材料本构关系模型 |
| 2.1.3 材料失效模型 |
| 2.1.4 自适应网格划分 |
| 2.1.5 刀-屑接触摩擦模型 |
| 2.2 铣削有限元仿真的模型建立 |
| 2.2.1 铣削加工过程的二维简化 |
| 2.2.2 模型建立与确定边界条件 |
| 2.2.3 切削力坐标系的转换 |
| 2.3 铣削仿真结果的分析 |
| 2.3.1 仿真切削参数的选择 |
| 2.3.2 切削力仿真结果 |
| 2.3.3 切削温度仿真 |
| 2.4 铣削力验证实验 |
| 2.4.1 实验方案设计 |
| 2.4.2 实验参数选择 |
| 2.4.3 实验结果分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 几何角度对切削过程的仿真分析 |
| 3.1 前角对切削过程影响的仿真分析 |
| 3.1.1 前角对切削力影响的仿真分析 |
| 3.1.2 前角对刀具切削温度影响的仿真分析 |
| 3.1.3 刀具前角的选择 |
| 3.2 后角对切削过程影响的仿真分析 |
| 3.2.1 后角对切削力影响的仿真分析 |
| 3.2.2 后角对刀具切削温度影响的仿真分析 |
| 3.2.3 刀具后角的选择 |
| 3.3 螺旋角对切削过程影响的理论分析 |
| 3.3.1 螺旋角对实际切削前角影响的理论分析 |
| 3.3.2 螺旋角对实际切削刃钝圆半径影响的理论分析 |
| 3.3.3 螺旋角对实际切削轴向齿距影响的理论分析 |
| 3.3.4 螺旋角对铣削均匀性影响的理论分析 |
| 3.3.5 刀具螺旋角的选择 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 切削刃结构对切削过程的仿真分析 |
| 4.1 钝圆半径对切削过程影响的仿真分析 |
| 4.1.1 钝圆半径对切削力影响的仿真分析 |
| 4.1.2 钝圆半径对刀具切削温度影响的仿真分析 |
| 4.1.3 切削刃钝圆半径的选择 |
| 4.2 倒棱尺寸对切削过程影响的仿真分析 |
| 4.2.1 倒棱角度对切削过程影响的仿真分析 |
| 4.2.2 倒棱宽度对切削过程影响的仿真分析 |
| 4.2.3 切削刃倒棱结构的选择 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 基于田口法的整体式铣刀结构设计 |
| 5.1 试验设计及数据分析法 |
| 5.1.1 正交矩阵及S/N比 |
| 5.1.2 数据分析 |
| 5.2 试验方案 |
| 5.2.1 可控因素的选择 |
| 5.2.2 输出特性的选择 |
| 5.2.3 试验方案的设计 |
| 5.2.4 试验结果分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文及其他成果 |
| 致谢 |
（6）高效插铣加工的切削力冲击特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 插铣刀具与工艺 |
| 1.2.2 插铣力与切削冲击 |
| 1.2.3 断续切削的刀具失效 |
| 1.3 存在问题 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 2 插铣加工切削力冲击特性的影响因素 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 插铣加工工艺 |
| 2.2.1 插铣加工的基本概念 |
| 2.2.2 插铣刀具的几何参数 |
| 2.2.3 插铣加工的工艺方法 |
| 2.3 插铣切削实验 |
| 2.3.1 实验工件 |
| 2.3.2 实验设备 |
| 2.3.3 实验参数 |
| 2.3.4 实验过程 |
| 2.4 切削力冲击特性的表征 |
| 2.4.1 切削冲击力表征 |
| 2.4.2 切削力转换 |
| 2.5 切削参数对切削力冲击特性的影响 |
| 2.5.1 径向切深对切削力冲击特性的影响 |
| 2.5.2 切削速度对切削力冲击特性的影响 |
| 2.5.3 进给量对切削力冲击特性的影响 |
| 2.5.4 插铣步距对切削力冲击特性的影响 |
| 2.6 刀具角度对切削力冲击特性的影响 |
| 2.6.1 前角及后角对切削力冲击特性的影响 |
| 2.6.2 主偏角对切削力冲击特性的影响 |
| 2.6.3 刃倾角对切削力冲击特性的影响 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 冲击载荷下插铣刀具的失效分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 刀具的磨损与破损 |
| 3.2.1 刀具磨损机理 |
| 3.2.2 刀具破损机理 |
| 3.3 插铣刀具的失效实验 |
| 3.3.1 实验工件 |
| 3.3.2 实验设备 |
| 3.3.3 实验参数 |
| 3.3.4 实验过程 |
| 3.4 插铣刀具的失效分析 |
| 3.4.1 不同插铣方法的切削特点分析 |
| 3.4.2 插铣40Cr时刀具的失效分析 |
| 3.4.3 插铣FV520B时刀具的失效分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 波刃缓冲击插铣刀具的设计与性能实验 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 波刃刀具原理 |
| 4.3 波刃缓冲击插铣刀具设计 |
| 4.3.1 刀具结构形式 |
| 4.3.2 刀体设计 |
| 4.3.3 刀片设计 |
| 4.3.4 波刃缓冲击插铣刀具 |
| 4.4 波刃缓冲击插铣刀具性能实验 |
| 4.4.1 实验方案 |
| 4.4.2 切屑分析 |
| 4.4.3 切削力分析 |
| 4.5 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 |
（7）车削大螺距螺纹刀具振动与磨损耦合机制及其切削稳定性（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的目的和意义 |
| 1.2 工艺系统动力学特性国内外研究现状 |
| 1.2.1 工艺系统动力学建模 |
| 1.2.2 工艺系统刚度场研究 |
| 1.2.3 工艺系统模态研究 |
| 1.2.4 工艺系统频响研究 |
| 1.3 刀具振动和磨损耦合机制国内外研究现状 |
| 1.4 工件振动响应及加工精度和表面形貌国内外研究现状 |
| 1.4.1 工件振动响应 |
| 1.4.2 工件加工精度 |
| 1.4.3 工件表面形貌 |
| 1.5 螺纹件加工工艺国内外研究现状 |
| 1.6 目前研究存在的主要问题 |
| 1.7 课题来源及研究内容 |
| 第2章 基于广义动力学空间大螺距螺杆车削工艺系统动力学特性研究 |
| 2.1 大螺距螺纹车削广义动力学空间概述 |
| 2.1.1 大螺距螺纹车削广义动力学空间概念 |
| 2.1.2 大螺距螺纹车削广义动力学空间振动来源 |
| 2.1.3 大螺距螺纹车削广义动力学空间激励来源 |
| 2.2 考虑振动和刀具磨损影响的瞬时切削力构建 |
| 2.2.1 考虑刀具磨损的螺纹车刀左右切削刃受力分析 |
| 2.2.2 振动作用下螺纹车刀几何角度参数建模 |
| 2.2.3 考虑“类再生效应”的瞬时切削力建模 |
| 2.3 大螺距螺杆车削工艺系统动力学模型构建 |
| 2.4 大螺距螺杆车削工艺系统广义模态和刚度场 |
| 2.4.1 广义模态和刚度场概念 |
| 2.4.2 广义模态场分析 |
| 2.4.3 广义刚度场分析 |
| 2.5 大螺距螺杆车削工艺系统综合频响 |
| 2.5.1 刀具-机床进给系统子系统频响函数模型构建 |
| 2.5.2 工件-机床主轴子系统频响函数模型构建 |
| 2.5.3 大螺距螺杆车削工艺系统综合频响函数方程构建 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 车削大螺距螺纹刀具振动与磨损耦合机制及其磨损控制方法 |
| 3.1 刀具振动与磨损耦合机制研究 |
| 3.1.1 振动信号与磨损量曲线轮廓互相关分析 |
| 3.1.2 振动特征值与磨损量关联定量分析 |
| 3.1.3 切削过程中振动对热力耦合场影响研究 |
| 3.1.4 振动与刀具磨损量耦合机制实验分析 |
| 3.2 考虑切削过程中振动影响的刀具磨损模型 |
| 3.2.1 刀具磨损形态及磨损机理 |
| 3.2.2 考虑切削过程中振动影响的刀具磨损模型 |
| 3.2.3 考虑切削过程中振动影响的刀具磨损量预测方法 |
| 3.3 车削大螺距螺纹刀具振动磨损的控制方法 |
| 3.3.1 基于人工蜂群算法抑制刀具振动磨损切削参数优选 |
| 3.3.2 车削大螺距螺纹刀具刃口刃形保持性控制研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 大螺距螺杆振动方程及其振动抑制方法 |
| 4.1 大螺距螺杆振动方程建立 |
| 4.1.1 大螺距螺杆车削动力学模型 |
| 4.1.2 动力学方程边界条件解算 |
| 4.1.3 车削大螺距螺杆实验 |
| 4.1.4 大螺距螺杆振动方程数值解算与验证 |
| 4.2 大螺距螺杆车削过程中振动对加工精度的影响 |
| 4.3 大螺距螺杆车削过程中振动对表面形貌的影响 |
| 4.3.1 加工表面形貌仿真模型 |
| 4.3.2 加工表面不平度受螺纹车刀振动和磨损的影响 |
| 4.3.3 刀具振动与工件表面粗糙度关系方程建立 |
| 4.4 车削大螺距螺杆振动抑制方法 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 大螺距螺杆车削稳定性 |
| 5.1 大螺距螺杆车削加工工艺路线 |
| 5.1.1 大螺距螺杆粗车加工工艺路线 |
| 5.1.2 大螺距螺杆半精和精车加工工艺路线 |
| 5.1.3 大螺距螺杆车削加工工艺路线 |
| 5.2 大螺距螺杆车削参数优选 |
| 5.2.1 基于人工蜂群算法的大螺距螺杆车削参数优选 |
| 5.2.2 基于加工系统动力学大螺距螺杆车削参数优选 |
| 5.3 大螺距螺杆车削稳定性控制 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（8）难加工材料钻削性能及刀具磨损特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 振动钻削的国内外研究现状及进展 |
| 1.2.2 MQL的国内外研究现状及进展 |
| 1.2.3 刀具磨损及耐用度的研究现状及进展 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 2 低频振动钻削的切削机理分析 |
| 2.1 低频振动钻削运动分析 |
| 2.1.1 低频振动钻削轨迹方程 |
| 2.1.2 低频振动钻削瞬时进给量和钻削厚度分析 |
| 2.2 低频振动钻削断屑排屑分析 |
| 2.2.1 切屑的形成机理 |
| 2.2.2 低频振动钻削几何断屑条件 |
| 2.2.3 切屑单元的尺寸控制 |
| 2.3 钻削力模型的建立 |
| 2.3.1 低频振动钻削刀具角度分析 |
| 2.3.2 低频振动钻削的麻花钻工作角度分析 |
| 2.3.3 麻花钻钻削力组成 |
| 2.3.4 低频振动钻削钻削力模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 低频振动钻削的试验研究 |
| 3.1 低频振动钻削试验系统 |
| 3.1.1 试验设备及仪器 |
| 3.1.2 试件材料及刀具 |
| 3.2 切屑形态试验 |
| 3.2.1 断屑效果验证试验 |
| 3.2.2 钻头粘屑情况 |
| 3.3 钻削力波形分析 |
| 3.4 钻削力单因素试验 |
| 3.4.1 钻削速度对钻削力的影响规律 |
| 3.4.2 进给量对钻削力的影响规律 |
| 3.4.3 振幅对钻削力的影响规律 |
| 3.5 钻削力正交试验 |
| 3.5.1 正交试验安排及结果 |
| 3.5.2 正交试验钻削力直观分析 |
| 3.5.3 正交试验钻削力方差分析 |
| 3.5.4 建立钻削力回归模型 |
| 3.6 低频振动钻削的孔径尺寸精度 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 钻削TC4钛合金的钻头磨损特性研究 |
| 4.1 钻头磨损形式 |
| 4.2 钻头磨损过程 |
| 4.3 钻削条件对钻头磨损的影响试验 |
| 4.3.1 钻头磨损试验方案 |
| 4.3.2 工件材料对钻头磨损的影响 |
| 4.3.3 刀具材料对钻头磨损的影响 |
| 4.3.4 切削用量对钻头磨损的影响 |
| 4.3.5 振幅对钻头磨损的影响 |
| 4.4 钻头磨损对钻削力的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 微量润滑作用机理与试验研究 |
| 5.1 微量润滑机理分析 |
| 5.1.1 MQL润滑渗透机理 |
| 5.1.2 MQL冷却机理 |
| 5.2 低频振动钻削对MQL作用效果的影响分析 |
| 5.3 MQL钻削试验 |
| 5.3.1 试验装置 |
| 5.3.2 润滑条件对钻头磨损的影响 |
| 5.4 MQL对钻削力的影响 |
| 5.5 MQL钻削时的刀具寿命试验 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间主要研究成果 |
（9）骨骼异质复合结构钻削力热变化规律研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究目的和意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 2 骨骼异质复合结构钻削力热数学模型的建立 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 直角切削分析 |
| 2.3 钻头几何模型解析 |
| 2.4 骨骼轴向力和扭矩数学模型的建立 |
| 2.5 骨骼钻削温度数学模型的建立 |
| 2.6 骨骼轴向力和温度数学模型的数值仿真 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 骨骼异质复合结构钻削有限元仿真 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 骨材料特性 |
| 3.3 骨骼直角切削有限元仿真 |
| 3.4 骨骼钻削有限元仿真 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 基于田口方法的骨骼钻削参数优化 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 田口方法的理论 |
| 4.3 实验平台及实验材料 |
| 4.4 实验方案设计 |
| 4.5 实验结果分析与讨论 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 实验验证与对比分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 研究结果的实验验证 |
| 5.3 研究结果的对比分析与讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 致谢 |
| 学位论文数据集 |
（10）车削大螺距螺纹减振刀具设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的目的与意义 |
| 1.2 国内外研究现状及分析 |
| 1.2.1 车削振动分析及研究现状 |
| 1.2.2 螺纹加工用硬质合金刀片设计研究现状 |
| 1.2.3 减振措施及减振刀杆的设计研究现状 |
| 1.2.4 硬质合金刀片与减振刀杆夹紧设计研究现状 |
| 1.3 课题来源与论文主要研究内容 |
| 第2章 车削大螺距螺纹硬质合金刀片设计 |
| 2.1 硬质合金刀片的选材及其几何参数简介 |
| 2.2 基于车削工艺硬质合金刀片设计变量及约束条件 |
| 2.3 基于DEFORM有限元仿真刀具切削仿真参数设置 |
| 2.3.1 刀具有限元几何仿真模型的建立 |
| 2.3.2 材料本构模型设定 |
| 2.3.3 摩擦模型的设定 |
| 2.4 基于有限元仿真车削大螺距螺纹仿真分析 |
| 2.4.1 车削仿真方案设计 |
| 2.4.2 车削大螺距螺纹刀具后角对切削力的影响 |
| 2.4.3 车削大螺距螺纹刀具后角对刀具变形的影响 |
| 2.4.4 车削大螺距螺纹刀具刃口刃形对切削力的影响 |
| 2.4.5 车削大螺距螺纹刀具刃口刃形对切削温度的影响 |
| 2.5 基于遗传算法的参数优化 |
| 2.5.1 多目标优化经验模型的建立 |
| 2.5.2 多目标优化模型求取及显着性检验 |
| 2.5.3 约束条件的建立 |
| 2.5.4 优化目标函数的建立 |
| 2.5.5 优化目标结果输出 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 车削大螺距螺纹减振刀杆设计及仿真测试 |
| 3.1 车削大螺距螺纹减振刀杆三维建模及模态分析 |
| 3.2 车削大螺距螺纹减振刀杆理论建模及减振空腔设计 |
| 3.2.1 减振空腔直径变化对刀杆挠度的影响 |
| 3.2.2 减振空腔长度变化对刀杆挠度的影响 |
| 3.3 基于ANSYS软件减振刀杆空腔设计验证 |
| 3.3.1 减振空腔直径变化对刀杆谐响应振动幅值影响 |
| 3.3.2 减振空腔长度变化对刀杆谐响应振动幅值影响 |
| 3.4 车削大螺距螺纹减振刀杆动力学模型的建立 |
| 3.4.1 动力学物理参数减振模型的组成 |
| 3.4.2 减振刀杆动力学减振模型的建立 |
| 3.5 基于减振模型减振元件的设计 |
| 3.6 车削大螺距螺纹减振刀杆振动仿真测试 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 车削大螺距螺纹刀具与减振刀杆夹紧设计 |
| 4.1 车刀夹紧方式简介及选取 |
| 4.2 螺栓预紧力对车刀夹紧可靠性的影响 |
| 4.2.1 螺栓预紧力估算 |
| 4.2.2 基于ANSYS螺栓预紧力仿真及优选 |
| 4.3 偏心距e对螺钉可靠性的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 减振刀具车削实验验证及分析 |
| 5.1 大螺距螺纹车削实验方案 |
| 5.1.1 实验设备及其参数 |
| 5.1.2 车削实验方案设计 |
| 5.2 实验结果分析 |
| 5.2.1 切削振动实验结果分析 |
| 5.2.2 切削力实验结果分析 |
| 5.2.3 刃口磨损实验结果分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文及其他成果 |
| 致谢 |
四、刃倾角对刀具工作角度影响的理论分析（论文参考文献）
- [1]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)
- [2]涂层PCBN刀具切削淬硬钢磨损研究[D]. 薛明明. 大连理工大学, 2021(01)
- [3]金刚石刀具对KDP晶体切削加工表面微缺陷影响研究[D]. 张硕. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [4]机械刻划滞留区的成形机理及影响规律研究[D]. 丁艳春. 长春理工大学, 2021(01)
- [5]基于切削仿真技术的钛合金薄壁件加工用整体式铣刀侧刃参数设计[D]. 司璐. 哈尔滨理工大学, 2020
- [6]高效插铣加工的切削力冲击特性研究[D]. 郭锴强. 大连理工大学, 2020(02)
- [7]车削大螺距螺纹刀具振动与磨损耦合机制及其切削稳定性[D]. 付祥夫. 哈尔滨理工大学, 2020(03)
- [8]难加工材料钻削性能及刀具磨损特性研究[D]. 赵亭. 西安理工大学, 2020(01)
- [9]骨骼异质复合结构钻削力热变化规律研究[D]. 李建永. 山东科技大学, 2020(06)
- [10]车削大螺距螺纹减振刀具设计[D]. 周亚栋. 哈尔滨理工大学, 2020(02)