高速切削斷屑理論及應(yīng)用技術(shù)的研究.pdf

1、高速切削是當(dāng)今世界機(jī)械制造業(yè)中一項(xiàng)迅速發(fā)展的高新技術(shù)，已經(jīng)成為現(xiàn)代金屬切削加工技術(shù)的重要發(fā)展方向。但在實(shí)際應(yīng)用高速切削加工的制造過程中并未達(dá)到理想化加工狀態(tài)，生產(chǎn)線或單機(jī)設(shè)備的非正常停機(jī)率較高，在一定程度上影響其效能的發(fā)揮。造成這些問題的主要原因之一是高速切削中切屑控制問題。如何控制高速切削時(shí)的切屑形成，使之有規(guī)律地卷曲并折斷是提高機(jī)械制造過程生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。因此對(duì)高速切削斷屑機(jī)理進(jìn)行深入系統(tǒng)的研究，具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。

2、 首先，采用具有代表性的三維復(fù)雜槽型車刀片進(jìn)行了11種常速、高速切削試驗(yàn)，研究了常速、高速車削碳素結(jié)構(gòu)鋼-45鋼的切屑折斷界限變化規(guī)歸律，得到切屑折斷界限曲線及其共性切屑折斷界限曲線；在此基礎(chǔ)上分析它們的變化規(guī)律并與傳統(tǒng)的二維槽型車刀片常速切削切屑折斷界限變化規(guī)律進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)切削速度與斷屑范圍（斷屑點(diǎn)數(shù)）、切削速度與極限進(jìn)給量之間的變化規(guī)律與傳統(tǒng)的二維槽型車刀片常速切削斷屑性能研究時(shí)的線性、單調(diào)函數(shù)變化關(guān)系不同，而是非線性、非單調(diào)函

3、數(shù)變化規(guī)律，其轉(zhuǎn)折速度是v=550m/min；通過三次樣條函數(shù)、多項(xiàng)式擬合和回歸分析等方法建立了切削速度與斷屑范圍、切削速度與極限進(jìn)給量之間變化規(guī)律的數(shù)學(xué)模型；并優(yōu)選出誤差小、計(jì)算簡單的數(shù)學(xué)模型。 其次，發(fā)現(xiàn)在各種切削速度下極限背吃刀量是定值，并且極限背吃刀量曲線是垂直直線，為此，根據(jù)切屑折斷條件與三維復(fù)雜槽型車刀片TNMG160408-QM的槽型特點(diǎn)，推導(dǎo)出加工條件變化時(shí)切屑流出角和等效斷屑槽寬度的數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上建立新的

4、極限背吃刀量、極限進(jìn)給量數(shù)學(xué)模型。 第三，根據(jù)切屑折斷原理，設(shè)計(jì)、制作斷裂應(yīng)變測量裝置，對(duì)切屑斷裂應(yīng)變隨切削速度、進(jìn)給量、背吃刀量的變化規(guī)律進(jìn)行了試驗(yàn)研究和理論分析；試驗(yàn)結(jié)果顯示：高速切削時(shí)，當(dāng)背吃刀量ap和進(jìn)給量f不變的情況下，隨著切削速度的增加，切屑的斷裂應(yīng)變先是增加，然后又減小，轉(zhuǎn)折速度是v=550m/min；試驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證常速、高速切削試驗(yàn)得到的切削速度與斷屑范圍、切削速度與極限進(jìn)給量之間關(guān)系的正確性。 第四，采

5、用聚晶金剛石（PCD）刀具進(jìn)行了10種速度的高速切削試驗(yàn)，研究了高速切削硬鋁合金LY12時(shí)的切屑折斷界限變化規(guī)律；在此基礎(chǔ)上建立了切削速度與斷屑范圍、切削速度與極限進(jìn)給量的數(shù)學(xué)模型，并研究了極限背吃刀量的變化規(guī)律；根據(jù)切屑的折斷條件，建立了高速切削鋁合金時(shí)極限進(jìn)給量與極限背吃刀量的數(shù)學(xué)模型。 最后，建立了基于網(wǎng)絡(luò)的高速切削斷屑預(yù)報(bào)系統(tǒng)。根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場的需求對(duì)高速切削斷屑預(yù)報(bào)系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)；研究切屑折斷預(yù)報(bào)技術(shù)，以高