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《广西大学》 2004年
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小直径铣刀高速铣削淬硬钢机理及工艺研究

吴学奇  
【摘要】:高速加工作为先进制造技术的重要组成部分,已开始在航空航天、汽车及模具工业中得到应用。由于缺乏对高速铣削机理的深入研究和相应的工艺策略支持,高速铣削在生产中存在许多问题,特别是小直径铣刀高速铣削加工淬硬钢等难加工材料时问题更为突出。 本文主要针对小直径(φ2mm)涂层硬质合金铣刀高速铣削加工淬硬钢(HRC51)过程中的切削力、振动、刀具磨损、切屑形态以及切削参数优化等高速铣削机理和工艺问题进行深入、系统的实验和理论研究。本研究不仅是对高速加工理论的补充,同时对生产部门优选工艺参数,降低生产成本具有一定的实际意义。 通过对不同切削条件下切削力和振动进行分析,发现切削速度的增加不会引起切削力和振动较大变化,而每齿进给量和轴向切深对切削力和振动的影响较大。 通过对刀具磨损形态的观察,以及刀具磨损表面的X射线分析,研究表明小直径铣刀高速切削淬硬钢时,涂层脱落、扩散磨损、刀尖破损是刀具主要失效原因,同时还存在磨粒磨损和粘结磨损,后刀面磨损要比前刀面磨损严重。 在小直径铣刀高速铣削淬硬钢过程中,切屑多为短而弯曲的C形或螺旋形,切屑存在明显的剪切滑移。切削形态与切削速度、刀具磨损、刀具几何角度和刀具悬伸量等因素有关。 在工艺优化方面,进行了铣削方式、刀具涂层材料、刀具角度、刀具悬伸量以及切削参数的优选。研究表明,铣削方式(顺、逆铣)对切削力的影响不大。增加切削速度和每齿进给量时,顺铣的振动较小, 而改变轴向切深时,j烦铣的振动大于逆铣的振动。AITIN涂层硬质合 金铣刀的切削力和振动小,加工性能比TIAIN涂层和未涂层硬质合金 铣刀优越。综合考虑切削力、振动和刀具磨损,刀具前角一5。一0o(铣槽), 0’一4。(侧铣)、后角10。一15。(侧铣)、螺旋角300(侧铣)为最优。随着7] 具悬伸量的增加,切削力首先有所增加,当悬伸量超过一定数值时切 削力反而下降。并且适当增加刀具悬伸量可降低刀具的固有频率,避 免引起共振、颤振的发生,使切削过程中的振动强度降低。最后对不 同刀具悬伸下铣槽和侧铣的切削参数进行了正交实验,获得实验范围 内优选的工艺参数,并建立了铣槽工况下切削力指数经验公式。
【学位授予单位】:广西大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TG54

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