具有微織構(gòu)摩擦表面的燃?xì)廨啓C榫槽拉刀減阻效應(yīng)的研究.pdf

1、現(xiàn)代金屬切削加工技術(shù)飛速發(fā)展，環(huán)保高效逐漸成為加工過程中的新趨勢。在加工過程中，刀具和工件間所產(chǎn)生的摩擦是刀具磨損和能源耗費的主要原因之一。近年來，仿生摩擦學(xué)的研究表明:具有合理尺寸和結(jié)構(gòu)的表面微織構(gòu)可以起到明顯的減摩作用，為此，人們?yōu)闇p小刀具表面的摩擦，使其摩擦表面具有微織構(gòu)，目前，針對微織構(gòu)刀具的大量研究成果均證明微織構(gòu)具有提高刀具切削性能、降低刀具磨損的效果。同時，自然界中各種功能獨特的生物非光滑表面為微織構(gòu)刀具的研究提供了豐富的

2、構(gòu)形資源。
　　拉刀屬于切削加工中的復(fù)雜刀具，特別對于重型燃?xì)廨啓C榫槽加工所用的拉刀，其承受的拉削力大，拉削溫度高，刀具磨損嚴(yán)重;另外，這種大規(guī)格尺寸的拉刀由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜在國內(nèi)沒有制造企業(yè)來生產(chǎn)，主要依賴于進口，成本高。本文將采用仿生微織構(gòu)的設(shè)計思想來設(shè)計這種拉刀的摩擦表面，以達到降低拉削力、提高拉削效率的目的。本文主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)分析仿生微織構(gòu)的種類與尺寸，概述仿生微織構(gòu)刀具的研究現(xiàn)狀，并總結(jié)氣輪機榫槽加工的拉

3、削工藝及拉刀的研究現(xiàn)狀。
　　(2)利用有限元分析軟件ABAQUS分別對微織構(gòu)刀具和無織構(gòu)刀具進行切削過程的數(shù)值模擬，分析并比較切削過程中兩種刀具前刀面的應(yīng)力分布情況和工件刀具間摩擦阻力的大小，數(shù)值分析結(jié)果顯示:微織構(gòu)刀具前刀面處應(yīng)力分布更加均勻，工件與刀具間的摩擦阻力更小，仿真結(jié)果為表面微織構(gòu)在刀具設(shè)計方面的應(yīng)用提供了一定的設(shè)計依據(jù)。
　　(3)對刀具表面微織構(gòu)的尺寸參數(shù)進行研究，并采用激光加工技術(shù)在YT5和YT15兩種型

4、號的硬質(zhì)合金刀具表面加工出合理尺寸和結(jié)構(gòu)的仿生微織構(gòu)，然后采用正交設(shè)計的方法來安排所進行的切削實驗，并通過測力儀采集切削過程中的切削力并對切削力進行分析。結(jié)果表明:微織構(gòu)刀具可顯著減小切削過程中的切削力。其中，垂直于切屑流方向的微織構(gòu)在提高刀具切削性能方面具有更加明顯的效果，尺寸較小的微織構(gòu)表現(xiàn)出更顯著的減阻降磨效果。
　　(4)對微織構(gòu)刀具和無織構(gòu)刀具進行刀具磨損實驗，并分別從切削力、切削溫度、刀具磨損和切屑形狀四個方面進行研究

5、。研究結(jié)果顯示:微織構(gòu)刀具具有較小的切削力、較輕微的刀具磨損、較低的切削溫度和較好的斷屑卷屑效果。根據(jù)實驗結(jié)果分析微織構(gòu)刀具的減阻機理主要有:二次潤滑;存儲磨屑，減小刀具和工件的接觸面積;減小刀屑接觸長度;產(chǎn)生附加流體動壓，易形成潤滑膜。減阻機理的總結(jié)可為微織構(gòu)刀具的設(shè)計提供一定的理論依據(jù)。
　　(5)總結(jié)重型燃?xì)廨啓C榫槽的結(jié)構(gòu)特點，分析不同拉削方式的特點及其應(yīng)用范圍;探討拉刀幾何參數(shù)對拉削工藝的影響程度，分析造成重型燃?xì)廨啓C榫槽