微織構(gòu)球頭銑刀銑削過(guò)程熱--力耦合行為研究.pdf

1、在金屬切削加工領(lǐng)域,將微織構(gòu)置入到刀具表面上起到了一定的減磨抗摩作用,這也成為了近年來(lái)攻克一些加工難加工材料(例如鈦合金)時(shí)刀具壽命較短的熱點(diǎn)課題。大多學(xué)者針對(duì)微織構(gòu)球頭銑刀加工一些難加工材料時(shí)的應(yīng)力場(chǎng)或溫度場(chǎng)進(jìn)行了單一的研究,而兩個(gè)物理場(chǎng)之間是相互作用的。因此,本文結(jié)合理論計(jì)算與銑削試驗(yàn)深入地研究了銑削過(guò)程中微織構(gòu)球頭銑刀力、熱以及耦合場(chǎng)的分布情況。
　　首先,進(jìn)行了微織構(gòu)的激光制備試驗(yàn),對(duì)球頭銑刀銑削鈦合金過(guò)程中的刀-屑接觸區(qū)

2、域進(jìn)行理論分析計(jì)算,得出微織構(gòu)加工區(qū)域,進(jìn)行制備;設(shè)計(jì)搭建了銑削試驗(yàn)平臺(tái),銑削寬度為定值,以銑削速度、切削深度及每齒進(jìn)給量為三個(gè)因素設(shè)計(jì)了正交切削試驗(yàn),同時(shí)測(cè)量銑削力和銑削溫度在切削過(guò)程中隨時(shí)間的變化值,為受力密度函數(shù)及受熱密度函數(shù)的求解提供數(shù)據(jù)。
　　其次,利用銑削試驗(yàn)數(shù)據(jù),對(duì)銑削力經(jīng)驗(yàn)公式、刀-屑接觸面積經(jīng)驗(yàn)公式及微織構(gòu)球頭銑刀的受力密度函數(shù)進(jìn)行求解。以受力密度函數(shù)作為載荷邊界條件,對(duì)微織構(gòu)刀具的應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行仿真,得到切入、切出

3、過(guò)程中任意時(shí)刻微織構(gòu)球頭銑刀所受的瞬時(shí)應(yīng)力和應(yīng)變狀態(tài),為微織構(gòu)球頭銑刀熱-力耦合行為研究提供參考。
　　再次,進(jìn)行熱源分析,采用量綱法對(duì)前刀面的熱流密度函數(shù)進(jìn)行求解,進(jìn)而采用熱源法對(duì)微織構(gòu)球頭銑刀的受熱密度函數(shù)求解。通過(guò)溫度場(chǎng)仿真,分析銑刀前刀面在鈦合金加工中的受熱情況。為微織構(gòu)球頭銑刀熱-力耦合行為研究提供參考。
　　最后,在對(duì)微織構(gòu)球頭銑刀熱應(yīng)力進(jìn)行有限元模擬仿真分析的基礎(chǔ)上,對(duì)其進(jìn)行熱-力耦合有限元仿真模擬,得到熱應(yīng)力