● 摘要
刀具刃口钝化技术是现代机械制造业中一项重要技术,它通过改变刃口几何形态的方法来改变刀具的切削性能。本文重点研究了刃口钝化对于切削效果的改变。本文建立了一个带有刃口钝圆的切削模型,用于分析钝化刀具的切削力和切削温度。本文认为刀具刃口钝化是一个前角、后角、剪切角减小的过程,这将使刀具强度提高,但使切削更加费力;之后,分析了该模型中给部分切削力的来源及大小,给出了前刀面、钝圆、后刀面三部分的切削力计算公式;从热量产生和热量转化方面两方面研究了刃口半径对于切削热的影响,并证明了切削温度与刃口钝圆大小并无直接关系;另外,本文应用有限元仿真软件研究了钝圆刃口刀具的温度场,并发现刃口半径在0.04mm到0.05mm时最高切削温度将降到最低。本文用实验的方法研究了不同刃口半径的刀具的磨损、切削力、切削温度,从而为理论研究提供了证明。切削磨损实验发现,当刃口半径达到0.02mm左右时,刀具后刀面和后刀面磨损率达到最低;切削力实验中,本文通过研究切削力与进给力的比值的方法研究了刃口半径对切削过程的阻碍,同时也给出了一种用于计算耕犁力的方法;切削温度实验中,本文测量了不同切削速度、不同刃口半径下的平均切削温度,证明了平均切削温度与刃口半径无关的观点。本文设计并制造了一种新型可转位刀片刃口半径测量设备,希望通过该设备来提高刃口半径测量的效率。本装置应用包络线理论,使用六个位移传感器来同时采集刃口钝圆上的数据点,测量误差可以达到15%以内。该设备由测量部分、信号采集卡、电源、PC机组成。应用MATLAB程序完成了刃口钝圆方程的拟合,可以给出刃口钝圆的轮廓图像和半径值。
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