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刀具技术作为现代切削加工技术的重要组成部分,在制造业中占有十分重要的地位,切削刀具技术的发展和创新成为推动制造业发展的不竭动力。刀具槽型作为刀具的重要组成部分,是提高切削性能、改善断屑效果的关键。本文利用数值仿真方法对粗加工刀片槽型进行设计,主要工作总结如下: (1)分析了切削过程数值仿真的耦合原理,建立了二维切削数值仿真模型对正交车削过程进行模拟,并进行了相应的车削试验,切削力误差控制在10%以内。 (2)提出了刀具刃口几何参数的优化流程,选用刀具应力作为评价指标,分别对钝圆刃参数和倒棱刃参数进行了优化,分析了刀具前角、刃口钝圆半径、负倒棱长度等参数对刀具应力和切屑卷曲半径的影响。研究结果表明:当负倒棱长度较小时,与之配合的前角也应取较小值;负倒棱长度较大时,与之配合的前角也应取较大值;粗加工 Fe-Cr-Ni奥氏体不锈钢的最优倒棱刃参数为前角16°~17°,相应的负倒棱长度为60μm~70μm。 (3)在最优刃口参数的基础上设计直线平底型断屑槽,将槽型参数分解为槽型几何参数,并确定了槽型几何参数对切屑折断的影响程度,对切屑折断影响最大的参数为前刀面长度和底面长度,其次为反屑角,反屑面长度的影响最小。 (4)以正常断屑作为设计目标,筛选出了三组槽型几何参数:前刀面长度为0.8mm、1.0mm和1.2mm,与之配合的底面长度分别为0.8mm、0.5mm和0.2mm;利用Min-max标准化处理得到考虑刀具应力和切屑卷曲半径的综合评价指标,以此确定了较优的反屑角范围是25°~30°;分析了反屑角对刀具应力和切屑卷曲半径的影响,将切屑卷曲半径实测值与理论模型预测值进行对比,误差控制在10%左右。 (5)将本文所设计的刀片槽型与商业刀片槽型进行对比,证明所设计的槽型在保证正常断屑的前提下,可以有效减小刀具应力。