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随着制造科学与技术的不断发展,人们对精密制造领域工件表面完整性的要求越来越高。微细切削技术是精密制造的重要组成部分和发展方向,而毛刺形成对精密零件加工表面完整性具有重要影响。因此,对微细切削毛刺的研究有助于促进微细切削技术的不断发展。 在分析了国内外研究进展的基础上,本研究利用DEFORM对微细车削过程进行了有限元模拟,并开展了微细车削的实验研究,通过对毛刺形成过程及影响因素的分析,研究了微细车削进给方向毛刺的形成机理以及尺度效应的影响,提出了适用于微细切削的毛刺控制技术与方法。本研究的主要内容及创新成果有: (1)阐述了微细切削理论及微细切削毛刺研究存在的主要问题;利用DEFORM建立了微细车削加工的三维有限元模型,模拟了微细切削过程中工件末端材料的变形过程,并对进给方向毛刺的形成过程作了深入分析;探讨了工件末端材料的变形方式,并建立了微细车削进给方向毛刺根部厚度的力学模型,初步实现了微细车削中进给方向毛刺的预测预报。 (2)通过微细车削实验对微细车削进给方向毛刺的形成及变化作了试验研究,揭示了微切削毛刺形成与变化的规律。并通过模拟及实验数据对比分析,深入探讨了微细车削进给方向毛刺大小的尺度效应现象,分别研究了切削深度与刀具主切削刃钝圆半径的比值和进给量与刀具主切削刃钝圆半径的比值对毛刺形成及最终大小的影响,同时分析了毛刺大小尺度效应现象产生的内在机制。 (3)基于对模拟与实验结果分析,结合微细切削加工的固有特点,从刀具参数选择、工件选择及其它不同方面提出了适用于微细切削加工的毛刺控制技术,为微细切削中实现少无毛刺加工提供了理论依据。