本文關(guān)鍵詞：橢圓振動(dòng)車削過程中切削力的研究

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【摘要】：橢圓振動(dòng)切削(Elliptical Vibration Cutting, EVC)是近年來發(fā)展起來的一種新的方法,可用于改善材料切削加工性、獲得納微加工所需的切削運(yùn)動(dòng)等。切削力是切削加工過程中的一種重要的物理量,然而在業(yè)已開展的研究中關(guān)于EVC過程的切削力還研究的不夠深入、已發(fā)表的研究報(bào)道也較少。本學(xué)位論文將主要針對(duì)EVC過程中的切削力開展研究。在假設(shè)刀具足夠鋒利的前提下,忽略刀具刃口圓弧半徑的影響,根據(jù)薄剪切面理論分析了切削過程中瞬時(shí)切削速度、瞬時(shí)剪切速度和切屑瞬時(shí)流速的空間變化關(guān)系,定義了瞬時(shí)相對(duì)速度角,根據(jù)最大剪應(yīng)力理論和切削過程中力的空間關(guān)系,建立了各相關(guān)角度與時(shí)間t的聯(lián)系,建立了切削力的分析模型。采用有限元分析軟件ABAQUS,建立了利用三維EVC加工鈦合金工件的有限元模型。通過切削過程仿真,得到了刀具前角、振幅、振動(dòng)頻率、切速和切深對(duì)切削力的影響規(guī)律,分析了不同EVC參數(shù)對(duì)主切削力、吃刀抗力和法向力的影響,為實(shí)際加工中刀具和切削參數(shù)的優(yōu)化提供理論依據(jù)。建立了用三維EVC加工鈦合金工件的殘余應(yīng)力分析模型,改變切削速度、切削深度、振幅和振動(dòng)頻率,通過數(shù)值仿真分析了殘余應(yīng)力的變化過程,為基于三維EVC過程的殘余應(yīng)力來對(duì)切削參數(shù)進(jìn)行優(yōu)選從而提高加工質(zhì)量和效率提供了理論依據(jù)。利用二維EVC裝置在超精密車床上開展了金剛石刀具切削實(shí)驗(yàn),利用Kistler三向測力儀對(duì)EVC過程中的力進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測,與基于切削力模型預(yù)測得到的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,驗(yàn)證了模型的正確性。
【關(guān)鍵詞】：橢圓振動(dòng)切削 切削力建模 有限元仿真 殘余應(yīng)力 鈦合金
【學(xué)位授予單位】：長春工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG51
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-6
• 第一章 緒論6-13
• 1.1 課題的來源及意義6-7
• 1.1.1 課題的來源6
• 1.1.2 課題研究的背景和意義6-7
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀7-12
• 1.2.1 振動(dòng)切削過程中的切削力7-10
• 1.2.2 切削殘余應(yīng)力10-12
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容12-13
• 第二章 三維EVC過程中的切削力建模13-26
• 2.1 橢圓振動(dòng)切削過程描述13-19
• 2.1.1 切削力理論基礎(chǔ)13-15
• 2.1.2 橢圓振動(dòng)切削原理15-19
• 2.2 橢圓振動(dòng)切削切削力的分析與建模19-25
• 2.2.1 瞬時(shí)剪切角、速度關(guān)系和瞬時(shí)摩擦反轉(zhuǎn)特性19-22
• 2.2.2 切削合力在法平面、前刀面及剪切面的分量22-25
• 2.3 本章小結(jié)25-26
• 第三章 三維EVC的切削力有限元仿真分析26-56
• 3.1 三維EVC有限元模型的建立27-35
• 3.1.1 幾何模型的建立27
• 3.1.2 材料模型和摩擦模型的建立27-31
• 3.1.3 有限元網(wǎng)格和邊界條件31-32
• 3.1.4 斷裂準(zhǔn)則的選擇32-34
• 3.1.5 三維EVC的仿真過程34-35
• 3.2 刀具幾何參數(shù)與振動(dòng)參數(shù)對(duì)切削力的影響35-50
• 3.2.1 刀具前角對(duì)切削力的影響35-39
• 3.2.2 振幅對(duì)切削力的影響39-47
• 3.2.3 振動(dòng)頻率對(duì)切削力的影響47-50
• 3.3 切削用量對(duì)切削力的影響50-55
• 3.3.1 切削速度對(duì)切削力的影響50-53
• 3.3.2 切削深度對(duì)切削力的影響53-55
• 3.4 本章小結(jié)55-56
• 第四章 三維EVC的殘余應(yīng)力仿真分析56-66
• 4.1 EVC加工中殘余應(yīng)力的形成機(jī)理及其影響因素分析56-57
• 4.1.1 殘余應(yīng)力的產(chǎn)生機(jī)理56-57
• 4.1.2 殘余應(yīng)力的影響因素57
• 4.2 切削參數(shù)與振動(dòng)參數(shù)對(duì)殘余應(yīng)力的影響57-65
• 4.2.1 切削速度對(duì)殘余應(yīng)力的影響58-59
• 4.2.2 切削深度對(duì)殘余應(yīng)力的影響59-60
• 4.2.3 振動(dòng)幅值對(duì)殘余應(yīng)力的影響60-64
• 4.2.4 振動(dòng)頻率對(duì)殘余應(yīng)力的影響64-65
• 4.3 本章小結(jié)65-66
• 第五章 EVC切削實(shí)驗(yàn)66-75
• 5.1 車削實(shí)驗(yàn)的方案設(shè)計(jì)66-68
• 5.2 金剛石刀具車削實(shí)驗(yàn)68-74
• 5.2.1 不同切速下的切削力仿真與實(shí)驗(yàn)對(duì)比69-72
• 5.2.2 不同切深下的切削力仿真與實(shí)驗(yàn)對(duì)比72-74
• 5.3 本章小結(jié)74-75
• 第六章 結(jié)論與展望75-77
• 6.1 結(jié)論75
• 6.2 工作展望75-77
• 致謝77-78
• 參考文獻(xiàn)78-83
• 作者簡介83
• 攻讀碩士學(xué)位期間研究成果83-84

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：817366