可转位刀片三维槽型对铣削热量分配影响的实验的分析.pdf

上海交通大学硕士论文 可转位刀片三维槽型对铣削热量分配影响的实验研究 摘 要 金属材料和切削加工技术的发展 对金属切削刀具的要求越来越 高 它要求刀具有高切削效率 高加工精度 高耐磨性和可靠性 可转 位硬质合金铣刀片是目前铣削加工的主要使用刀具之一 其断屑槽型的 设计直接影响铣刀片的切削加工性能 本文的研究工作 就是以株洲硬 质合金集团有限公司与上海交通大学的合作研究项目 可转位刀片三维 槽型对铣削热量分配影响的研究 为依托 选择以色列ISCAR 公司REMT 槽型刀片 瑞典 SANDVIK 公司 Coromill200 槽型刀片 我国株洲硬质 合金集团有限公司的 RPEX1204MO 平前刀面刀片为研究对象 通过实 验研究与分析 揭示可转位铣刀片三维槽型对铣削加工过程中 切削热 量在工件 切屑和刀具上的分配规律 论文的主要研究工作如下 通过对铣削力实验数据的功率谱分析 研究可转位刀片断屑槽型的 不同设计对铣削力大小的影响规律 实验研究表明 无论外凸槽型还是 下凹槽型的存在 都可以通过减少切屑与前刀面的实际接触面积和黏附 力来降低切削力 另一方面 可转位刀具的前角值越大 切削力越小 研究进一步证实 合理的可转位刀具前刀面槽型设计能有效控制切削卷 曲和流向 使切屑易于收集和清理 建立了铣削温度测量系统 采用非接触式 红外热像仪 和接触式 人工热电偶 测温技术相结合的实验方法 研究槽型对铣削温度和切 削热量的影响规律 实验结果显示 三维槽型铣刀片由于前刀面上槽型 的存在 增大了散热面积 铣削温度较低 而且铣刀片前刀面上槽型越 密集其铣削温度也越低 实验研究显示 前角对铣削温度有重要影响 具有正前角的刀片,铣削时切削层金属的弹性变形和塑性变形较小,铣削 I 上海交通大学硕士论文 力也较小,因此加工过程中产生的切削热明显减少 铣削温度较低,前刀 面上的温度梯度较小 定量计算出可转位三维槽型铣刀片铣削过程中切削热在工件 切屑 和刀具间的分配比例 首先 通过铣削力做功计算切削总热量 然后 通过测量得到的切屑的平均温升 切削质量和热力学系数 计算出流入 切屑的热量值 随后 利用移动线热源传热学模型 由测试温度反求出 流入工件的热量值 最后 由切削总热量和分别传入切屑 工件的热量 求出传入刀具的热量值 研究表明 铣削过程中产生的热量在传散时 传入切屑的最多 传入工件次之 传入刀具的热量最少 研究还表明 在三维槽型铣刀片切削过程中 流入切屑的热量比例比无槽型的平前刀 面铣刀片大 10 以上 论文的主要创新点包括 1 提出利用实验测试与传热学模型计算 相结合 定量求出可转位铣刀片在切削过程中切屑 工件及刀具的热量 分配比例的系统方法 2 提出了断屑槽不仅可用于控制切屑流向 而 且可通过减少与切屑的实际接触面积以减少切屑与刀具前刀面的黏附 进而有效降低切削力和切削热的新论点 槽型的综合优化设计 要同时 考虑槽型形状 分布密集 刀片前后角和切削刃弧的曲率等要素 以同 时达到有效导屑和降低切削热量的双重目标 3 将热电偶阵列通过微 小孔群埋入加工工件 精确测试铣削过程中工件温度在不同空间位置沿 时间历程的变化 本文的研究工作 为可转位铣刀片三维槽型的开发提供了热力学设 计依据 关键词 可转位铣刀片 三维槽型 切削力 切削温度 热量分配 II 上海交通大学硕士论文 EXPERIMENTAL RESEARCH ON HEAT DISTRIBUTION OF 3D GROOVED INDEXABLE MILLING INSERT ABSTRACT With the development of machining technology, great efforts have been placed