具有微織構(gòu)摩擦表面的燃?xì)廨啓C(jī)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(guò)程中的新趨勢(shì)。在加工過(guò)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(fèi)的主要原因之一。近年來(lái)，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(duì)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(shí)，自然界中各種功能獨(dú)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(duì)于重型燃?xì)廨啓C(jī)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(guó)內(nèi)沒(méi)有制造企業(yè)來(lái)生產(chǎn)，主要依賴于進(jìn)口，成本高。本文將采用仿生微織構(gòu)的設(shè)計(jì)思想來(lái)設(shè)計(jì)這種拉刀的摩擦表面，以達(dá)到降低拉削力、提高拉削效率的目的。本文主要研究?jī)?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(jī)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(duì)微織構(gòu)刀具和無(wú)織構(gòu)刀具進(jìn)行切削過(guò)程的數(shù)值模擬，分析并比較切削過(guò)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(jì)方面的應(yīng)用提供了一定的設(shè)計(jì)依據(jù)。
　　(3)對(duì)刀具表面微織構(gòu)的尺寸參數(shù)進(jìn)行研究，并采用激光加工技術(shù)在YT5和YT15兩種型

4、號(hào)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(jì)的方法來(lái)安排所進(jìn)行的切削實(shí)驗(yàn)，并通過(guò)測(cè)力儀采集切削過(guò)程中的切削力并對(duì)切削力進(jìn)行分析。結(jié)果表明:微織構(gòu)刀具可顯著減小切削過(guò)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(duì)微織構(gòu)刀具和無(wú)織構(gòu)刀具進(jìn)行刀具磨損實(shí)驗(yàn)，并分別從切削力、切削溫度、刀具磨損和切屑形狀四個(gè)方面進(jìn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果分析微織構(gòu)刀具的減阻機(jī)理主要有:二次潤(rùn)滑;存儲(chǔ)磨屑，減小刀具和工件的接觸面積;減小刀屑接觸長(zhǎng)度;產(chǎn)生附加流體動(dòng)壓，易形成潤(rùn)滑膜。減阻機(jī)理的總結(jié)可為微織構(gòu)刀具的設(shè)計(jì)提供一定的理論依據(jù)。
　　(5)總結(jié)重型燃?xì)廨啓C(jī)榫槽的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析不同拉削方式的特點(diǎn)及其應(yīng)用范圍;探討拉刀幾何參數(shù)對(duì)拉削工藝的影響程度，分析造成重型燃?xì)廨啓C(jī)榫槽