基于材料微細(xì)結(jié)構(gòu)微細(xì)銑削加工機(jī)理的研究.pdf

1、隨著全球經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，許多行業(yè)對高精密微型零部件的需求量大幅度增加，這些行業(yè)主要包括：航空航天、生物醫(yī)學(xué)、微電子、環(huán)境、通信和汽車等。零部件的微型化發(fā)展使得微系統(tǒng)能夠提高人類的衛(wèi)生保健水平、生活質(zhì)量并且促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，微加工技術(shù)的發(fā)展使得人們能夠在計(jì)算機(jī)芯片和形狀記憶合金‘血管支架'上加工出微型通道，在燃料電池上加工出流體碳纖維通道，能夠制造出微型傳動(dòng)裝置、傳感器、醫(yī)療設(shè)備等。
　　 因此，許多科研人員注意到機(jī)械零部件的微

2、型化發(fā)展是促進(jìn)眾多領(lǐng)域未來科技進(jìn)步的重要條件。與傳統(tǒng)機(jī)械零部件相比較而言微型零部件的功耗更低，熱傳導(dǎo)率更高，因?yàn)槠浔砻骟w積比非常大。為了制造這些微型零部件，我們使用機(jī)械加工的方法能夠很好的去除工件材料，從而制造出復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)，并且這種方法適合于各種各樣的工程材料。科研人員對微細(xì)銑削加工機(jī)理的研究起源于將宏觀銑削中的理論運(yùn)用到微觀領(lǐng)域中去，但是通過上述方法來研究微細(xì)銑削的加工機(jī)理面臨一定的局限性和挑戰(zhàn)，并且通過簡單的比例放縮這種方法并不

3、能對微細(xì)銑削中的許多現(xiàn)象進(jìn)行建模分析。因此，我們有必要對微細(xì)銑削的加工機(jī)理進(jìn)行深入研究。
　　 微細(xì)銑削加工機(jī)理的研究大致包括如下內(nèi)容：最小切削厚度、切屑形態(tài)、微銑削力、銑削溫度、工件材料的微量加工性、刀具變形、表面粗糙度與銑削穩(wěn)定性、毛刺、積屑瘤、刀具磨損以及有限元或者分子動(dòng)力學(xué)模擬仿真等。全世界有許多科研工作者對上述領(lǐng)域進(jìn)行了研究并取得了一定的成果，但是仍然沒有搭建起微細(xì)銑削領(lǐng)域的理論框架，本文作者以鋼鐵材料40Cr為研究對

4、象，通過有限元模擬仿真形象地再現(xiàn)銑削工藝中切屑的形成過程、工件表面殘余應(yīng)力和溫度場的分布狀況等。有限元模擬結(jié)果能夠?yàn)楹罄m(xù)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與研究提供依據(jù)，而本文最終通過理論推導(dǎo)來揭示微細(xì)銑削工藝中最小切削厚度效應(yīng)、表面質(zhì)量、微銑削力等相關(guān)機(jī)理，使人們對微細(xì)銑削的加工機(jī)理有一個(gè)深入的理解。
　　 文章第一段闡述了國內(nèi)外微型機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀，從而自然而然的總結(jié)了微細(xì)切削加工技術(shù)和機(jī)理的研究狀況，作者結(jié)合實(shí)驗(yàn)室和本人的實(shí)際情況提出相應(yīng)的研究

5、思路，并給出了論文的研究意義、方法、主要內(nèi)容和總體框架。
　　 第二章基于相關(guān)的金屬微細(xì)銑削原理和切削仿真現(xiàn)狀，建立銑削的2D熱～力耦合有限元模型。另外，該章詳細(xì)講解了有限元建模過程和軟件的設(shè)置細(xì)節(jié)，根據(jù)相關(guān)的動(dòng)力學(xué)和材料本構(gòu)模型參數(shù)，成功地模擬出正交切削過程中切屑形成過程。
　　 第三章通過金相實(shí)驗(yàn)來獲得40Cr這種低碳合金鋼的微細(xì)結(jié)構(gòu)及其特征尺寸，依據(jù)前面有限元仿真結(jié)果和本文的研究內(nèi)容進(jìn)行微細(xì)銑削實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與研究