收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

微铣削加工铣削力建模及刀具磨损规律研究

李科选  
【摘要】:随着航空航天、医疗器械和电子通讯等行业的迅猛发展,人们对微小型零部件的需求量越来越高,并且这些微小型零部件的结构越来越复杂,可靠性和精度要求越来越高。在过去的几十年中,微机电系统加工技术(MEMS)被广泛应用于各种微小型零部件的制作。然而由于微机电系统加工技术的三维加工能力较差,加工效率低,加工成本高,并且主要局限于硅基材料的加工,已逐渐不能满足企业对微小型零部件日益增长的需求及降低成本的要求。微铣削加工技术(Micromilling)克服了微机电系统加工技术的缺陷。它可以实现各种三维复杂曲面以及较大深宽比的零部件加工,材料适应性强(适用于各种金属和非金属材料),加工成本低,加工速度快,且适合批量加工,因此微铣削加工技术有望成为未来复杂微小型零部件的主要加工技术之一。微铣削加工技术通常是指工件加工特征尺寸在1μm~1mm,并且微铣刀直径在1mm以下的微机械切削加工技术。由于微铣削相对传统铣削在刀具尺寸和加工特征尺寸上的急剧缩减,它表现出显著不同于传统铣削的加工机理,例如尺寸效应、最小切削厚度、有效前角、材料微观结构和刀具跳动等。目前微铣削加工机理仍不清晰,工程生产中对微铣削一般还是采用传统铣削的工艺方式进行处理。微铣削力是微铣削加工过程控制、参数优化和理解微铣削加工机理的基础,而微铣刀刀具磨损是影响微小型零部件加工精度和生产效率的最主要因素之一。本文以微铣削加工机理为突破口,以微铣削力模型的精确建模和简化以及刀具磨损规律的研究为对象,从而为微铣削加工过程控制和工艺优化以及理解微铣削加工机理等奠定理论基础,并最终为提高微小型零部件的加工质量和生产效率以及降低制造成本等提供科学指导。论文的主要研究内容与创新如下:(1)微铣削力建模和刀具磨损的综述和总结结合国内外微铣削加工技术的最新研究进展,从微铣削与传统铣削的不同加工机理出发,对微铣削力建模和刀具磨损进行全面的论述和总结,并重点介绍刀刃钝圆半径、刀具跳动和挠性变形等对微铣削力建模和刀具磨损的影响。探讨了目前微铣削力建模和刀具磨损的研究中存在的问题,并指出了现有微铣削力建模和刀具磨损中有待研究的内容。(2)微铣削瞬时切削厚度模型以经典的微铣削瞬时切削厚度模型的不足为突破口,分析微铣削时刀尖的实际切削区域,综合考虑余摆线轨迹、刀具跳动和之前一个周期内的切削刀尖轨迹等影响因素,建立了一种更精确的微铣削瞬时切削厚度模型。实验验证了该瞬时切削厚度模型相比经典的微铣削瞬时切削厚度模型在微铣削力预测方面具有更高的精度。(3)微铣削力双切削力系数识别以采用最少的识别实验、更精确的微铣削力预测效果和更大的适用范围为目标,在结合考虑刀具跳动的瞬时切削厚度模型特点的基础上,提出了一种考虑刀具跳动的微铣削力双切削力系数识别方法。实验验证了该双切削力系数识别方法可以实现微铣削力模型的精确预测。(4)微铣削力简化模型以现今微铣削力模型计算效率和预测精度方面的矛盾为突破口,在分析考虑刀具跳动时的实际切入角和切出角的基础上,提出了一种微铣削力简化模型。该微铣削力简化模型仅仅需要一次平均切削厚度的计算,就可实现对微铣削力的仿真。通过与传统离散微铣削力模型仿真结果的对比,验证了简化模型的有效性。(5)微铣刀刀具磨损规律以微铣刀刀具磨损评估方式和磨损规律尚未有通用性的研究成果为突破口,在微铣削AISI4340工件实验的基础上,对副后刀面磨损和直径磨损两种常用的微铣刀刀具磨损评估方式进行对比,并讨论了微铣削切削参数对刀具磨损的影响规律以及最优的切削参数。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 陈勇,刘雄伟;在Matlab/Simulink环境下的动态铣削力仿真[J];华侨大学学报(自然科学版);2003年02期
2 石莉;贾春德;孙玉龙;;应用小波研究动态铣削力及预报铣削颤振[J];哈尔滨工业大学学报;2006年10期
3 蒲金鹏;庄海军;;基于曲率的圆周铣削铣削力建模[J];机械工程与自动化;2009年04期
4 刘畅;王焱;;钛合金动态铣削力预测及其影响因素分析[J];航空制造技术;2010年22期
5 孙燕华;张臣;方记文;郭松;周来水;;不锈钢0Cr18Ni9铣削力建模与实验研究[J];机床与液压;2010年19期
6 王保升;左健民;汪木兰;;瞬时铣削力建模与铣削力系数的粒子群法辨识[J];机械设计与制造;2012年03期
7 刘璨;吴敬权;李广慧;谭光宇;;基于单刃铣削力峰值的铣刀偏心辨识[J];机械工程学报;2013年01期
8 李斌;刘晓龙;刘红奇;毛新勇;;基于驱动电流的动态铣削力估计方法[J];华中科技大学学报(自然科学版);2013年06期
9 陈章燕;铣削力的计算[J];机床;1979年05期
10 周庆国;铣削力合理计算的分析与探讨[J];机械;1997年03期
11 冯志勇,张大卫,黄田,曾子平;一种新型的广义铣削力模型[J];中国机械工程;1998年02期
12 李锡文,杜润生,杨叔子;铣削力模型的频域特性研究[J];工具技术;2000年07期
13 李斌,贾瑜,吴波,李水进;伺服电流-铣削力关系间接建模的新方法[J];华中理工大学学报;2000年02期
14 张智海,郑力,李志忠,张伯鹏;基于铣削力/力矩模型的铣削表面几何误差模型[J];机械工程学报;2001年01期
15 罗五四,冯淑凯,吴永强,毛履国,熊明华;铣削力试验数据处理软件的设计与实现[J];湖北汽车工业学院学报;2001年01期
16 李占贤,黄金凤,贾晓鸣;铣削力系数在线测试的新方法[J];河北理工学院学报;2002年04期
17 郑海起,马吉胜;基于铣削力识别的铣削监测与铣刀故障诊断[J];振动、测试与诊断;2002年02期
18 黄金凤,李占贤;铣削力建模与计算机仿真[J];机床与液压;2003年04期
19 李艳聪,徐燕申,牛文铁,薛兆鹏,董宏;铸造不锈钢端面铣削力的实验研究[J];机械工程师;2003年09期
20 李艳聪,张伟玉,李书环;铸造不锈钢球头铣削力的实验研究[J];现代机械;2003年05期
中国重要会议论文全文数据库 前6条
1 李初晔;王海涛;王增新;;铣削力的理论计算与软件仿真[A];全国先进制造技术高层论坛暨第十届制造业自动化与信息化技术研讨会论文集[C];2011年
2 张悦琴;肖海波;;铣削力测试及试验设计[A];2003年11省区市机械工程学会学术会议论文集[C];2003年
3 秦晓杰;李亮;何宁;单以才;;螺旋铣孔铣削力研究[A];2010年“航空航天先进制造技术”学术交流论文集[C];2010年
4 郑金兴;张铭钧;孟庆鑫;;面向数控加工物理仿真的铣削力建模与仿真[A];先进制造技术论坛暨第五届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2006年
5 杨斌;徐九华;傅玉灿;耿国胜;苏林林;;高速铣削钴基高温合金的铣削力研究[A];2010年“航空航天先进制造技术”学术交流论文集[C];2010年
6 罗五四;王林;夏志刚;毛履国;张汉就;;基于Win98的铣削力数据处理软件的设计[A];面向21世纪的生产工程——2001年“面向21世纪的生产工程”学术会议暨企业生产工程与产品创新专题研讨会论文集[C];2001年
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 李科选;微铣削加工铣削力建模及刀具磨损规律研究[D];中国科学技术大学;2016年
2 王保升;瞬时铣削力模型参数辨识及其试验研究[D];江苏大学;2011年
3 戚厚军;低刚度摆线轮缘高速铣削变形与铣削力建模方法[D];天津大学;2009年
4 曹清园;基于铣削力建模的复杂曲面加工误差补偿研究[D];山东大学;2011年
5 李成锋;介观尺度铣削力与表面形貌建模及工艺优化研究[D];上海交通大学;2008年
6 蒋永翔;复杂制造系统加工稳定性在线监测及寻优控制关键技术研究[D];天津大学;2010年
7 魏兆成;球头铣刀曲面加工的铣削力与让刀误差预报[D];大连理工大学;2011年
8 郭强;复杂曲面高性能侧铣加工技术与方法研究[D];大连理工大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨中宝;基于切削图形的动态铣削力建模[D];天津理工大学;2011年
2 刘晓龙;基于驱动电流的铣削力高精度实时估计方法研究[D];华中科技大学;2013年
3 冯薇薇;激光辅助微铣削中铣削力及其与刀尖圆弧半径的关系研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
4 李全宝;基于电流与振动信号的铣刀磨损监测方法研究[D];青岛理工大学;2015年
5 江振伟;螺杆指形铣刀动力学分析及刀具齿形优化[D];重庆大学;2015年
6 季景兰;高速铣削RoyAlloy模具钢铣削力及表面质量研究[D];燕山大学;2015年
7 李斌宇;铣削力与残余应力耦合作用下的壁板加工变形技术研究[D];哈尔滨工业大学;2016年
8 康学洋;Cr13不锈钢插铣加工过程颤振稳定性研究[D];哈尔滨理工大学;2016年
9 张福霞;微细铣削力的建模与分析[D];哈尔滨工业大学;2007年
10 顾红欣;高速铣削过程铣削力建模与仿真及实验研究[D];天津大学;2007年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978