收藏本站
《广东海洋大学》 2017年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

高速内冷湿式加工刀具热淬破损机理研究

温丽宏  
【摘要】:切削热与刀具使用寿命密切相关,在高速铣削过程中,冷却液使得刀具在切削与空切的周期循环过程中承受了剧烈的冷热交变冲击作用,这种交变的冲击作用极易引起刀具的破损失效。因此,获得高速内冷湿式加工中刀具切削温度的变化规律就可以揭示刀具热淬破损机理。目前切削中研究刀具破损主要存在下列问题:几何建模多为简化的二维模型;温度场理论计算结果多为刀具某个面的平均温度,而能够获悉刀具切削区所形成的温度梯度对于揭示刀具破损失效至关重要;铣削刀具的连续温度通过热流循环加载获得,这与实际的切削热生成存在误差。本文运用仿真与实验相结合的研究方法,对高速湿式铣削过程刀具的热淬破损问题进行了深入研究,揭示了刀具热淬破损机理。首先,基于仿真建模的工件材料本构模型、刀—屑接触摩擦模型和流体介质的对流换热特性,建立三维干、湿式铣削模型。提取后刀面测温点处的温度时间曲线发现干式铣削刀具切入的温度峰值和切出的温度最小值都在快速升高,随后达到稳态。湿式铣削刀具切入的温度峰值上升缓慢,切出后迅速降到室温。提取的底刃和侧刃处单元的温度时间曲线表明:刀尖处温度波动幅度最大,底刃和侧刃处离刀尖越远的方向温度波动幅度逐渐减小;湿式铣削的底刃和侧刃处在远离刀尖的方向形成了比干式铣削更大的温度梯度,湿式铣削比干式铣削的刀具承受了更大的冷热不均匀性;湿式铣削的刀尖处温度波动幅度大于干式铣削,刀尖部位承受了比干式铣削更剧烈的冷热交变冲击作用。其次,采用嵌入式测温刀柄获得了刀具后刀面一点的连续实时切削温度。结果发现干式铣削的后刀面温度上升很快且比湿式铣削的刀具温度高,湿式铣削的温度波动幅度大于干式铣削,切合仿真结果,仿真模型的准确性被证实。此外,通过测温实验还发现随着切削速度的增加,干式铣削的刀具温度峰值增长幅度不变,而湿式铣削的刀具温度峰值增加幅度逐渐减小。最后,通过分析研究高速内冷铣削完成后立铣刀表面破损形貌,发现随着切削速度的升高,立铣刀表面靠近刃口的位置产生了比较碎的交错裂纹。将刀体施加仿真的温度场结果,进而得出刀具的热应力。通过对比干式与湿式铣削的刀具热流,发现干式铣削的热流主要传递到刀体内部,而湿式铣削的热流主要传递到周围介质中去。研究发现最大热拉应力已经达到了硬质合金材料的抗拉强度范围。循环交变热冲击会助长刀具热淬性裂纹的萌生和扩展。
【学位授予单位】:广东海洋大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TG54;TG162.2

免费申请
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李广慧;尹凝霞;徐红;谭光宇;;嵌入式测温工具系统的结构设计及模态分析[J];中国机械工程;2015年21期
2 刘志军;林新贵;全燕鸣;;切削区热电偶测温刀具的制备及其性能测试[J];中国机械工程;2015年14期
3 李广慧;尹凝霞;谭睿;徐红;谭光宇;;HSK测温工具系统的不平衡响应分析及动平衡研究[J];工具技术;2015年07期
4 徐红;李广慧;谭光宇;郭林林;魏波;;HSK-A63测温刀柄的结构设计及模态分析[J];机械与电子;2015年06期
5 陈冲;赵威;何宁;李亮;杨吟飞;;液氮冷却下大进给铣削TC4钛合金的试验研究[J];工具技术;2014年08期
6 张帆;刘战强;;平面铣削刀具前刀面瞬态切削温度的研究[J];现代制造工程;2012年01期
7 杨晓峰;李晓红;卢义玉;;水射流辅助岩石切削过程的刀具热应力分析[J];煤炭学报;2011年01期
8 唐绍华;;高速铣削加工温度场建模及分析研究[J];机械设计与制造;2008年11期
9 李涛;鲁世红;;高速切削过程测温方法综述[J];机械设计与制造;2007年05期
10 万熠;艾兴;刘战强;宋良煜;;高速铣削航空铝合金7050-T7451时刀具的磨损破损[J];机械工程学报;2007年04期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 姜胜强;李添添;;涂层硬质合金刀具切削过程中裂纹扩展的离散元仿真研究[A];2014颗粒材料计算力学会议论文集[C];2014年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 王福增;基于热—力—微观组织耦合的钛合金铣削刀具失效机理研究[D];山东大学;2016年
2 姜芙林;高速断续加工过程工件及刀具瞬态切削温度的研究[D];山东大学;2015年
3 崔晓斌;高速断续切削淬硬钢刀具失效机理研究[D];山东大学;2013年
4 姜峰;不同冷却润滑条件Ti6Al4V高速加工机理研究[D];山东大学;2009年
5 吴明阳;可转位铣刀片温度场、应力场分析及槽型重构研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
6 苏宇;新型低温MQL装置的研制与难加工材料低温高速切削机理研究[D];南京航空航天大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李修近;高速湿式铣削加工切削区混合流体场研究[D];广东海洋大学;2016年
2 黄亮;模具钢金刚石切削时冷却润滑条件对刀具磨损影响的研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
3 魏波;高速切削立铣刀温度场及热冲击特性研究[D];广东海洋大学;2015年
4 伊海洋;不锈钢材料车削加工的实验研究与有限元仿真[D];西南石油大学;2015年
5 郑永纯;难加工材料高压冷却切削性能及试验研究[D];哈尔滨理工大学;2015年
6 杨薇薇;高速切削过程CCD测温平台设计及Ti6Al4V切削测温实验研究[D];中国地质大学(北京);2014年
7 黄迪;金属切削区域温度场建模研究[D];华中科技大学;2014年
8 付跃飞;基于自然热电偶法的数控铣削温度测量系统[D];大连理工大学;2013年
9 程欢欢;不锈钢铣削加工刀具磨损有限元分析与刀具寿命预测[D];大连理工大学;2012年
10 王大振;多通道热电偶和双色红外测温系统的研制及应用研究[D];山东大学;2012年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙启湲;燕磊;;低温切削技术发展现状分析[J];工业技术创新;2015年05期
2 田荣鑫;田卫军;姚倡锋;杨攀;;高温合金GH4169低温微量润滑插铣切削力试验研究[J];航空精密制造技术;2015年05期
3 何耿煌;吴冲浒;刘献礼;张守全;邹伶俐;;断续切削过程硬质合金可转位刀片破损行为研究[J];金刚石与磨料磨具工程;2015年03期
4 宋新玉;刘永洪;;车削Inconel 718时涂层硬质合金刀具自组织过程[J];工具技术;2015年01期
5 郭新;葛英飞;付细群;李春广;熊文亮;;铝合金薄壁中空结构件重负荷铣削刀具寿命及刀具磨损研究[J];工具技术;2014年08期
6 李春广;葛英飞;郭新;熊文亮;付细群;;铝合金薄壁中空结构件重负荷铣削切削力研究[J];南京工程学院学报(自然科学版);2014年01期
7 王国力;郑菲菲;李媛;;超声振动切削温度场的建模及试验研究[J];河南科技;2014年04期
8 朱红霞;沈兴全;;金属切削温度测量方法的研究[J];煤矿机械;2014年01期
9 苏景新;邹阳;陈康敏;王志平;关庆丰;;民航客机7075-T6铝合金壁板的腐蚀特征与机制[J];机械工程学报;2013年08期
10 潘一山;徐连满;;钻屑温度法预测冲击地压的试验研究[J];岩土工程学报;2012年12期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 倪秀英;基于抗疲劳裂纹扩展的二维梯度陶瓷刀具研制与切削性能研究[D];山东大学;2018年
2 宫峰;基于刀具裂纹扩展路径的斜向梯度陶瓷刀具的设计与制备[D];山东大学;2018年
3 贺爱东;CMQL切削机理及加工表面残余应力调控研究[D];华南理工大学;2018年
4 王相宇;高温合金GH4169的切削加工性评价方法和本构模型研究[D];山东大学;2016年
5 王福增;基于热—力—微观组织耦合的钛合金铣削刀具失效机理研究[D];山东大学;2016年
6 马晶;淬硬钢模具硬态铣削机理及精加工过程优化[D];哈尔滨理工大学;2016年
7 孔金星;纯铁薄壁球壳精密车削技术基础研究[D];南京航空航天大学;2016年
8 苏永生;表面织构刀具切削钛合金的基础研究[D];南京航空航天大学;2015年
9 邹莱;黑色金属金刚石切削刀具磨损及其抑制的研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
10 赵彦华;KMN钢压缩机叶片激光熔覆修复及后续加工特性研究[D];山东大学;2015年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 高丽;油膜附水滴切削液喷雾冷却模拟与切削试验研究[D];中北大学;2018年
2 付思远;高速内冷湿式铣孔加工切削区固液混合流体场研究[D];广东海洋大学;2018年
3 张勇;刀具嵌入薄膜热电偶测量切削温度技术研究[D];中北大学;2018年
4 张晓;3Cr13不锈钢铣削建模及铣削参数优化研究[D];兰州理工大学;2018年
5 郝鹏飞;高压冷却下PCBN刀具切削镍基高温合金刀具磨损研究[D];哈尔滨理工大学;2018年
6 何春生;微织构球头铣刀铣削过程热—力耦合行为研究[D];哈尔滨理工大学;2018年
7 温丽宏;高速内冷湿式加工刀具热淬破损机理研究[D];广东海洋大学;2017年
8 刘超;丝杠旋风铣削加工区域瞬态温度建模方法研究[D];重庆大学;2017年
9 刘新户;整体式立铣刀的热固耦合仿真及优化设计[D];西安工业大学;2017年
10 魏丽娜;基于特征参数的珩磨油石寿命预测研究[D];兰州理工大学;2017年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 谢晋;罗敏健;吴可可;杨林丰;;CBN车刀前刀面微沟槽结构磨削及其对干切削温度的影响[J];机械工程学报;2014年11期
2 牛阿慧;李淑娟;刘刊;于俊达;;液氮低温切削加工对高强度钢加工表面的效果[J];机械设计与制造;2013年07期
3 杨建中;李江威;屈文晓;张栋;周金强;;铣削加工过程稳定性分析[J];中国机械工程;2013年03期
4 刘志军;全燕鸣;;热管铣刀散热基本结构的优化[J];华南理工大学学报(自然科学版);2012年12期
5 李园;;高压冷却和液氮冷却在切削钛合金中的应用[J];机械工程师;2012年07期
6 孟春;李淑娟;;液氮低温切削钛合金实验研究[J];机械工程师;2012年03期
7 张俊;;快进切削技术在钛合金粗加工中的应用——轻刚性机床钛合金高效加工的技术方法[J];科技信息;2010年29期
8 李晓红;杨晓峰;卢义玉;陆朝晖;杨博凯;;水射流辅助硬质合金钻头切割岩石过程的刀具温度分析[J];煤炭学报;2010年05期
9 张士军;刘战强;刘继刚;;用解析法计算高速切削单涂层刀具瞬态温度分布[J];机械工程学报;2010年01期
10 全燕鸣;赵婧;何振威;林金萍;乐有树;;切削温度测量信号的获取与处理[J];中国机械工程;2009年05期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孙玉晶;钛合金铣削加工过程参量建模及刀具磨损状态预测[D];山东大学;2014年
2 王宝林;钛合金TC17力学性能及其切削加工特性研究[D];山东大学;2013年
3 张赋;复合材料微结构仿真与性能预测一体化研究[D];兰州理工大学;2013年
4 杨晓勇;钛合金铣削刀具磨损及表面完整性研究[D];天津大学;2013年
5 甘国强;TA15合金形变—相变耦合过程的介观模拟计算[D];合肥工业大学;2013年
6 李安海;基于钛合金高速铣削刀具失效演变的硬质合金涂层刀具设计与制造[D];山东大学;2013年
7 叶贵根;金属高速切削机理研究[D];中国石油大学(华东);2012年
8 胡桂娟;拉扭加载下金属材料的塑性行为[D];广西大学;2012年
9 何东;双相多晶钛合金微观塑性变形机理与组织演化的定量研究[D];哈尔滨工业大学;2012年
10 周婷婷;陶瓷刀具材料纳观界面行为和微观断裂行为模拟研究[D];山东大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 魏波;高速切削立铣刀温度场及热冲击特性研究[D];广东海洋大学;2015年
2 魏莉鸿;PDC钻头井底流场快速数值模拟方法研究[D];西南石油大学;2015年
3 秦超;PDC钻头多相流流场模拟及应用研究[D];西南石油大学;2014年
4 施春宇;切削加工过程与残余应力仿真研究[D];兰州理工大学;2014年
5 贾茹;螺旋槽铣削加工过程中油气冷却机理及应用技术研究[D];沈阳工业大学;2014年
6 杨鸿志;不锈钢切削加工残余应力预测研究[D];华中科技大学;2014年
7 邹林涛;低温MQL流体动力学分析及冷却润滑性能研究[D];山东大学;2013年
8 孔维森;高速切削淬硬钢已加工表面白层和残余应力的预测与实验研究[D];大连理工大学;2013年
9 桂林景;基于MQL的难加工材料螺旋铣孔工艺研究[D];天津大学;2012年
10 刘青山;高速切削整体硬质合金立铣刀的应力场分析及实验研究[D];广东海洋大学;2012年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘玉璞,鲍浣萍,卢存纲;标定燃料元件破损探测系统的铀样品球法[J];中国核科技报告;1988年00期
2 江春冬;武玉维;杜太行;李丙炜;刘策;;包装件在随机振动下的破损机理及相关量检测[J];中国测试;2015年08期
3 唐兴智;浅谈鞍钢11号高炉炉底的破损机理与砌筑形式[J];鞍钢技术;1997年07期
4 松村昌信;曾庆福;;磁致伸缩空泡腐蚀试验——金属材料空化破损机理[J];国外舰船技术(材料类);1979年07期
5 赵树峰;罗锐;王洲;石晓波;杨献勇;;快堆组件盒壁破损机理模型的建立与验证[J];原子能科学技术;2007年04期
6 张先伟;王常明;李军霞;;软土结构性及结构破损机理[J];中国矿业大学学报;2010年03期
7 田红占;陈玉芬;;沥青路面裂缝破损机理浅析[J];科技信息;2010年25期
8 涂福炳,梅炽,梁卫民;有心感应炉熔沟炉衬破损机理分析[J];工业加热;2002年01期
9 许晓岭;;沥青路面坑槽破损机理及修补技术研究[J];工程建设与设计;2018年03期
10 王士恩;土体破损机理的试验研究及其应用[J];广东水利水电;1997年06期
中国重要会议论文全文数据库 前7条
1 冯道德;庄惠平;;水泥混凝土道面板缝破损机理研究[A];第15届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ册)[C];2006年
2 ;中国电建参与的5个项目荣获国家科学技术二等奖[A];《电站信息》2013年第2期[C];2013年
3 徐承飞;左海滨;张建良;黄克存;苗广志;;球墨铸铁冷却壁破损机理研究[A];第十七届(2013年)全国冶金反应工程学学术会议论文集(下册)[C];2013年
4 曹晓丽;李德山;;紫禁城城墙现状调研[A];中国紫禁城学会论文集(第七辑 )[C];2010年
5 王恩志;;转炉炉砖破损机理及预防措施探讨[A];第七届冶炼技术论文发布会论文集[C];2015年
6 胡源申;岳海峰;张文明;李辽沙;蔡善咏;金明;李晓松;韩宏松;;梅钢耐热铸铁高炉冷却壁及扁水箱解剖研究[A];2012年全国炼铁生产技术会议暨炼铁学术年会文集(下)[C];2012年
7 胡源申;岳海峰;张文明;李辽沙;蔡善咏;金明;李晓松;韩宏松;;梅钢耐热铸铁高炉冷却壁及扁水箱解剖研究[A];2012年全国炼铁生产技术会议暨炼铁学术年会文集(上)[C];2012年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 焦刚;高炉冷却设备破损机理分析及预防措施[N];世界金属导报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 李哲;硬质合金刀具切削高强度钢力热特性及粘结破损机理研究[D];哈尔滨理工大学;2013年
2 周远忠;红粘土侧向卸荷破损机理及其工程应用研究[D];重庆大学;2016年
3 李建红;基于细观破损机理的胶结结构性土本构模型研究[D];清华大学;2008年
4 张宇;高面板堆石坝面板地震响应、破损机理及抗震对策研究[D];大连理工大学;2017年
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 温丽宏;高速内冷湿式加工刀具热淬破损机理研究[D];广东海洋大学;2017年
2 梅志敏;皮蛋破损机理及缓冲包装研究[D];华中农业大学;2016年
3 曾桂生;钙熔盐电解中石墨阳极的破损机理及防护研究[D];昆明理工大学;2003年
4 武玉维;货物破损分析和随机振动检测与数据处理技术[D];河北工业大学;2015年
5 何波;沥青路面裂缝和坑槽破损机理与修补技术研究[D];长安大学;2006年
6 夏欣鹏;宝钢外燃式热风炉残损耐火材料组成、结构与性能及其破损机理研究[D];华东理工大学;2010年
7 郭畅;港口水工建筑物冻融破损机理与修复加固技术研究[D];天津大学;2017年
8 樊译;转炉水冷烟罩破损机理研究[D];华北理工大学;2016年
9 李飞林;水泥混凝土路面断裂破损机理及原位综合治理技术研究[D];湖南大学;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026