微織構(gòu)球頭銑刀銑削過程熱--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,這也成為了近年來攻克一些加工難加工材料(例如鈦合金)時刀具壽命較短的熱點課題。大多學(xué)者針對微織構(gòu)球頭銑刀加工一些難加工材料時的應(yīng)力場或溫度場進行了單一的研究,而兩個物理場之間是相互作用的。因此,本文結(jié)合理論計算與銑削試驗深入地研究了銑削過程中微織構(gòu)球頭銑刀力、熱以及耦合場的分布情況。
　　首先,進行了微織構(gòu)的激光制備試驗,對球頭銑刀銑削鈦合金過程中的刀-屑接觸區(qū)

2、域進行理論分析計算,得出微織構(gòu)加工區(qū)域,進行制備;設(shè)計搭建了銑削試驗平臺,銑削寬度為定值,以銑削速度、切削深度及每齒進給量為三個因素設(shè)計了正交切削試驗,同時測量銑削力和銑削溫度在切削過程中隨時間的變化值,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,利用銑削試驗數(shù)據(jù),對銑削力經(jīng)驗公式、刀-屑接觸面積經(jīng)驗公式及微織構(gòu)球頭銑刀的受力密度函數(shù)進行求解。以受力密度函數(shù)作為載荷邊界條件,對微織構(gòu)刀具的應(yīng)力場進行仿真,得到切入、切出

3、過程中任意時刻微織構(gòu)球頭銑刀所受的瞬時應(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,進行熱源分析,采用量綱法對前刀面的熱流密度函數(shù)進行求解,進而采用熱源法對微織構(gòu)球頭銑刀的受熱密度函數(shù)求解。通過溫度場仿真,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,在對微織構(gòu)球頭銑刀熱應(yīng)力進行有限元模擬仿真分析的基礎(chǔ)上,對其進行熱-力耦合有限元仿真模擬,得到熱應(yīng)力