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拉削加工技术能够提高生产效率和加工精度,被广泛应用于汽车、航空、船舶、核能、风电等领域。传统拉削加工中,多使用浇注式切削液来降低拉削温度和减小拉削力及刀具磨损,从而提高工件加工效率和表面精度。由于对关键零部件要求的提高,以及工件加工的节能、环保趋势,大量学者开始致力于研究如何实现拉削加工的高精化与拉削环境友好性。迄今为止,相关研究已表明,高性能的刀具表面织构具有良好的减摩性和抗黏附性并能增强其耐磨性。本文基于织构拉刀在雾化切削液作用下,以一台加工键槽的卧式拉床为试验平台,从刀—屑接触面摩擦力角度入手,考虑了待加工工件拉削面积的圆弧效应并提出切削与刮削并存原理,同时引入了切削和刮削配比系数来调整各个拉刀刀齿的切削与刮削量所占的比例。相比传统的拉削加工方法,本文所提出的加工方法在降低拉削负载和减小刀具磨损方面有着明显优势。 论文主要分为5章: 首章是论文的绪论部分。本章整合了拉削加工的相关背景知识,明确该研究课题的意义,通过对国内外学者在绿色切削、表面织构刀具以及切削力建模方面的研究成果的分析和讨论,最后确立了本文具体研究内容及行文结构与研究脉络。 第2章是拉削试验系统部分。本章首先从机械方面介绍了拉床主油缸、夹具等机构的功能和安装方式以及试验所用的雾化装置,然后从电控方面介绍了试验系统的通讯原理以及数据采集系统的设计,并进行了主要元器件的选型,最后对系统软件部分的设计作了简要介绍。 第3章是拉削负载建模部分。本章首先基于刀—屑接触面摩擦力模型,建立了单齿切削负载模型,并依据实际拉削研究发现,提出了刮削力模型和切削刮削权重配比系数,同时兼顾待加工工件的圆弧效应,提出了单齿负载计算模型;最后基于单齿负载计算模型建立多齿拉削动态负载计算模型。 第4章是模型仿真分析部分。本章首先利用软件对多齿拉削负载计算模型进行数值计算仿真,最后通过试验,研究了普通拉刀和织构拉刀在干拉与雾化工况下的拉削负载和刀具磨损情况,并分析讨论了刀具织构和雾化作用对拉削负载和刀具磨损方面的影响。 最后一章分析、总结了本文的工作,并指出了拉削力动态负载建模以及织构和雾化方式在拉削上的应用前景。