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目前超硬材料刀具(如PCD、PCBN刀具等)已广泛应用于机械加工的各个行业,如汽车、飞机和船舶上许多重要零部件的切削加工都离不开超硬刀具。而超硬刀具在刃磨过程中会出现不同程度的微观缺口和磨损,使得超硬刀具的寿命急剧降低,把超硬刀具的刃口做成负倒棱形状是提升寿命、提高加工质量的重要方法。但是由于刀尖圆弧的存在会使刀具在切削时发生排屑干涉问题,这种排屑干涉问题会引起切削力和切削热的急剧增大,从而对超硬刀具产生严重损伤。因此,本文以典型的超硬材料PCD刀具为对象,通过数学建模方法研究了渐变负倒棱刀具疏导排屑的机理,通过有限元分析和车削实验相结合的方法研究了渐变负倒棱角度对刀具刃口区域温度、刀具磨损量和工件的已加工表面粗糙度、微观形貌的影响规律,从而选取最优几何参数的渐变负倒棱刀具,提高车削后工件的表面质量。首先,本文通过不同负倒棱刀具进行斜角切削时剪切角的变化规律得出了在相同渐变角度下负倒棱刀具的倒棱角度对切屑变形的影响规律;结合单元刀具的最小能量耗散原理对定值负倒棱刀具的排屑干涉问题进行理论上的分析,并最终得出定值负倒棱刀具的刃形角对排屑干涉现象的影响规律;为了减小刀具刃形角对排屑的影响,结合刀具整体的最小能量耗散原理对渐变负倒棱刀具进行数学建模,并从渐变负倒棱刀具的刃形角和刃倾角对刀具排屑状态的影响规律进行分析。其次,采用DEFORM-3D有限元仿真软件对车削加工过程进行了三维工艺仿真研究。利用软件后处理中的点追踪功能分析了切屑的流动方向;根据数据提取结果比较渐变负倒棱刀具的不同渐变角度对平均主切削力、刀具磨损量、刃口附近的刀具温度的影响规律,得出了仿真试验中的最优渐变角度参数。最后,阐述了PCD刀具的刃磨机理,对影响PCD刀具的刃磨质量影响因素进行总结并选取合适的砂轮结合剂以及砂轮转速,应用阿格顿COMBI PLUS刀具刃磨机磨削出定值负倒棱刀具,然后通过人工磨削方法磨削出七把渐变角度区间分别为10°-15°、10°-20°、10°-25°、10°-30°、15°-20°、15°-25°和15°-30°,负倒棱的宽度为0.1mm的渐变负倒棱刀具,刀片的角度和宽度利用KEYENCE公司生产的超景深显微镜检测,通过刃磨修复后达到相应的倒棱角度。用磨制后的渐变负倒棱刀具在相同的切削用量条件下车削7075-T6铝合金圆柱棒料,通过测量车削过程中刀尖刃口区域附近的温度、工件已加工表面粗糙度和表面微观形貌以及对缺陷处的能谱检测,综合对比分析出渐变负倒棱刀具的渐变角度对车削表面质量的影响规律,从而获得最优渐变负倒棱参数的车削刀具。