高强度钢车铣加工及其机理研究

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该论文在车铣试验的基础上,完成了对车铣的切屑变开、车铣刀具磨损和耐用度、已加工表面质量和车铣切削用量优化等方面的研究工作,并将CE7132A型仿形车床改造为车铣机床,用作为车铣研究的试验设备.其主要研究内容及结论如下:(1)CE7132A型仿形车床的车铣改造中,首次实现了在国内的车铣机床的研制中采用液压马达作为金属切削的原动力装置,和内联液压传动原动机作为车铣主轴的传动方案,并且在经过改造后的仿形车铣机床上完成了一系列的车铣试验.(2)通过车铣切屑变形试验研究,发现车铣58SiMn钢的切屑形态为立体的"S形".车铣切屑是铣刀的端面刃和圆周刃在三维空间上共同参与切削而形成的,形成机理是切削层金属发生的裂纹周期破裂纹周期破裂和形成,并伴随有绝热剪切.从车铣切屑的锯齿步距与切削用量的关系角度,定性地得出车铣切削力与切削用量之间的关系.(3)车铣58SiMn钢的刀具磨损形态为前刀面的月牙洼磨损和表层材料的剥落磨损,后刀面磨损以及副后刀面的磨损.车铣刀具的磨损机理为,在较低切削速度下以疲劳-剥落磨损、粘结磨损为主,和在较高切削速度下以扩散磨损为主,同时伴随有磨料磨损等.车铣刀具的主要破损形式是切削刃的微崩、表层剥落和刀尖崩碎.(4)研究完成了车铣切削速度、轴向进给量和切削深度的单因素刀具耐用度的泰勒公式后,进一步得到车铣刀具的多因素耐用度公式.在该文研究的切削速度范围内,随切削速度大范围内增加时车铣刀具耐用度呈现下降趋势,并无驼峰现象出现.(5)从已加工表面粗糙和表面纹理方向的两个方面,研究了车铣切削用量与已加工表面质量之间的关系.车铣加工表面的轴向粗糙度和周向粗糙度随切削速度的增大而减小;但随轴向进给量和切削深度的增加而增加.偏心距对已加工表面的周向粗糙度和轴向粗糙度影响趋势并不相同,这与产生的表面纹理方向有关.首次提出车铣已加工表面纹理方向角的概念.建立了车铣加工表面纹理方向角形成的数学模型,得出纹理方向角与轴向进给量和铣刀每齿进给量之间的函数关系式.(6)在确定最直接影响生产效率、生产成本及加工质量和刀具耐用度的铣刀切削速度和轴向进给速度为车铣切削用量优化设计变量和约束条件的方程式后,分别建立了最高生产率和最低生产成本的单目标及双目标函数,采用基于K-T方程解的方法,在计算机上求解.
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