学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

钛合金金刚石精密切削表面质量研究

作　者: 赵云琨
导　师: 周明
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 航空宇航制造工程
关键词: 钛合金聚晶金刚石刀具超声振动切削表面质量切削力切削温度刀具磨损
分类号: TG506
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 145次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

钛合金由于比强度高、耐高温、抗腐蚀等一系列优点，成为航空航天等高新技术产业战略性材料，但因其导热系数低、化学活性强、弹性模量小等特性，钛合金难以达到高质量的加工效果，成为我国航空航天发展的重点和难点问题。为了实现钛合金高精度加工，分别对表面质量和刀具磨损进行重点研究。金刚石刀具被认为是精密超精密加工的最佳刀具，但在切削钛合金时易发生严重磨损，而难以保证优质的表面质量。超声振动切削具有切削力小、切削温度低且润滑效果良好等优点，因此本文研究超声振动辅助切削技术钛合金进行精密切削，以期提高刀具寿命、同时获得良好的表面质量。由于钛合金切削表面质量和刀具磨损主要受切削力和切削温度影响，本文利用切削专用软件AdvantEdge建立了Ti-6Al-4V的二维有限元切削模型，对比分析了普通切削、一维超声振动切削与椭圆超声振动切削中切削力和切削温度分布状况，研究了切削参数以及超声振动参数对切削温度和切削力的影响规律，为切削实验提供理论指导。残余应力是表面质量的一项重要衡量指标，本文分别对椭圆超声振动切削、一维超声振动切削、普通精密切削3种切削方式下的钛合金加工表面残余应力进行了仿真分析。根据切削力和切削温度分布、结合工件表层塑性应变分析了残余应力形成原因，通过单因素仿真实验研究了加工工艺参数对不同切削方式下残余应力分布的影响规律，并以低残余应力为目标进行了椭圆超声振动切削加工参数优化研究。在上述研究的基础上，进行了钛合金一维超声振动切削实验，通过切削力与切削温度的实测结果与仿真结果的对比，对切削仿真分析的正确性进行了验证。进行了钛合金精密切削刀具磨损实验，采用扫描电子显微镜对刀具磨损区的微观形貌及成分进行了检测，研究了聚晶金刚石刀具磨损形态和磨损机理。为提高钛合金的加工表面质量，本文实验研究了切削速度、切削深度、进给量对表面粗糙度的影响程度和主次关系，为钛合金精密切削工艺参数的优选提供了依据。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-17
  1.1 课题研究的目的和意义  9-10
  1.2 钛合金金刚石切削技术研究现状  10-15
    1.2.1 钛合金切削过程的有限元仿真技术研究  10-11
    1.2.2 钛合金切削过程的工件表面质量研究  11-14
    1.2.3 钛合金切削过程的刀具磨损研究  14-15
  1.3 课题的主要研究内容  15-17
第2章钛合金金刚石切削有限元仿真分析  17-36
  2.1 引言  17
  2.2 钛合金切削中切削力的分析  17-19
  2.3 切削过程有限元仿真建模  19-24
    2.3.1 钛合金金刚石切削模型建立  20
    2.3.2 网格划分  20-21
    2.3.3 超声振动切削参数确定  21-24
  2.4 切削力仿真结果及分析  24-28
    2.4.1 普通切削与超声振动切削下切削力的对比  24-26
    2.4.2 不同加工工艺参数对切削力的影响  26-28
  2.5 切削温度仿真结果及分析  28-34
    2.5.1 普通切削与超声振动切削下切削温度的对比  29-30
    2.5.2 不同加工工艺参数对切削温度的影响  30-34
  2.7 本章小结  34-36
第3章钛合金金刚石切削残余应力研究  36-55
  3.1 引言  36
  3.2 已加工表面残余应力理论分析  36-38
    3.2.1 已加工表面形成过程分析  36-37
    3.2.2 残余应力形成机制分析  37-38
  3.3 超声振动切削表面残余应力仿真分析  38-50
    3.3.1 不同切削方式下加工表面残余应力分析  39-43
    3.3.2 椭圆超声振动切削下残余应力仿真结果及分析  43-47
    3.3.3 一维超声振动切削下残余应力仿真结果及分析  47-50
  3.4 低残余应力加工参数优化  50-54
    3.4.1 评价函数的建立  51-53
    3.4.2 约束条件的确定及优化  53-54
  3.5 本章小结  54-55
第4章钛合金金刚石切削实验研究  55-76
  4.1 引言  55
  4.2 实验方案设计  55-57
    4.2.1 切削实验装置  55-57
    4.2.2 工件材料选择  57
    4.2.3 刀具材料选择  57
  4.3 钛合金金刚石切削仿真的实验验证  57-62
    4.3.1 切削温度实验结果与对比分析  57-60
    4.3.2 切削力实验结果与对比分析  60-62
  4.4 刀具磨损实验研究  62-69
    4.4.1 刀具磨损和破损形貌分析  62-64
    4.4.2 金刚石刀具磨损和破损机理分析  64-66
    4.4.3 刀具磨损单因素实验研究  66-69
  4.5 表面粗糙度实验研究  69-74
    4.5.1 超声振动切削表面微观形貌分析  69-70
    4.5.2 切削参数对表面粗糙度影响  70-73
    4.5.3 刀具磨损对表面粗糙度影响  73-74
  4.6 本章小结  74-76
结论  76-77
参考文献  77-82
致谢  82

钛合金金刚石精密切削表面质量研究

内容摘要

全文目录

相似论文