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球头铣刀高速铣削淬硬钢切削力建模与实验研究

陆洁  
【摘要】: 高速切削技术以高切削速度、高进给速度为基本特征,具有高加工效率、高加工质量和低加工成本的显著优点,已成为当前国内外金属切削研究的热点之一,也是未来金属切削加工的重要发展方向。 本文建立了球头立铣刀铣削力模型,进行了高速铣削淬硬碳素工具钢T10实验研究,并利用实验结果验证了所建立的理论模型,试图为下一步寻找优化的铣削参数方案和预报高速铣削过程打下基础。所做的工作主要包括以下几个方面: 从切削剪切变形理论出发,在采用能量法建立斜角切削切削力理论模型的基础上,利用球头立铣刀离散分层模型,建立了球头立铣刀高速铣削力模型。通过实验验证了所建立的理论模型。 通过单因素实验,分析了高速铣削淬硬碳素工具钢T10时铣削参数对铣削力的影响规律。通过正交实验,分析了高速铣削淬硬碳素工具钢T10时铣削参数对铣削力的综合影响。 根据扫描电镜照片观察到的切屑现象,提出了自己对切屑形成机理的见解。 本文的研究表明: 1、铣削力的理论计算值与实验数据比较接近,说明所建立的理论模型与实际铣削过程基本吻合,具有一定的实用参考价值。 2、高速铣削淬硬碳素工具钢T10时,铣削参数对铣削力具有重要影响。当铣削速度小于某一定值时,铣削力随铣削速度的增大而增大,当铣削速度大于该定值时,铣削力随铣削速度的增大而下降;铣削力随铣削深度的增加而增大;铣削力随进给速度的增大而增大。实际加工时应根据技术要求合理选择切削参数。 3、高速铣削淬硬碳素工具钢T10时,切屑的宏观形态为极细颗粒状,微观形态呈锯齿状。其切削过程表现出明显的周期性绝热剪切,且绝热剪切带宽度与铣削参数相关。形成锯齿状切屑的原因在于主剪切区内周期性绝热剪切断裂的主剪切应变。 本文对高速铣削切削力建模与铣削过程的研究具有一定的理论价值,且有一定的工程应用价值。


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