麻花钻新型后刀面刃磨方法的研究

论文摘要

为了提高钻头的切削性能,人们从几何形状和钻头的材质材料两方面对钻头进行了不断的改进。到目前为止,已经出现的钻型有上百种,常用的也只有十几种。这主要是因为很多钻型刃磨复杂,没有实现机械刃磨。要发明一种新型钻型,首先应该对其数学模型进行详细的研究,为实现机械刃磨打下理论基础。这其中最重要的是对后刀面的数学模型及刃磨进行研究。锥面刃磨法是一种常用的后刀面刃磨法,但当刃磨参数不合理时,锥面刃磨法会产生翘尾现象。螺旋面刃磨法容易实现,不存在翘尾现象,但通过它刃磨出的钻心强度不高。本文从现有的后刀面刃磨法-锥面刃磨法和螺旋面刃磨法出发,提出了新型后刀面刃磨法-螺旋锥面刃磨法,并对螺旋锥面刃磨法进行了改进,又提出新的的螺旋锥面刃磨法。为了验证经过新型后刀面刃磨法的钻头的综合性能,先在三维软件中建立了通过新型刃磨法得到的钻心模型,测量了圆周后角的分布,并与其它的刃磨方法得到的圆周后角分布进行了比较,从中看出新型刃磨法在提高钻心强度的同时防止了翘尾现象的产生。其后利用Deform3D软件进行了切削仿真模拟,比较了两种刃磨法钻头的切削性能,从中看出新型刃磨法的钻头切削性能较好。为了实现新型刃磨方法的机械刃磨,本文在现有机械刃磨技术的基础上对新型螺旋锥面刃磨法的机械刃磨进行了初步的探讨,为实现新型刃磨法的机械刃磨奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题意义
• 1.3 麻花钻刃磨方法现状
• 1.4 麻花钻的改进途径及研究现状
• 1.4.1 麻花钻数学模型与几何设计研究现状
• 1.4.2 刀具材料的发展
• 1.4.3 CAD/CAE 技术在刀具技术中的应用
• 1.5 课题的研究内容和方法
• 第二章 麻花钻的结构要素与数学模型
• 2.1 麻花钻的结构要素
• 2.1.1 麻花钻的组成
• 2.1.2 麻花钻的切削部分
• 2.1.3 麻花钻结构参数
• 2.2 麻花钻数学模型的作用
• 2.3 现有麻花钻前刀面的数学模型和公式的研究
• 2.3.1 前刀面的通用螺旋面方程
• 2.3.2 前面、理论基面和测量平面的法线与切线向量
• 2.3.3 理论基准系中前角、刃偏角、刃倾角的公式
• 2.3.4 普通麻花钻的前角、刃偏角和刃倾角公式
• 2.4 现有麻花钻后刀面的数学模型和公式
• 2.4.1 二次曲面方程
• 2.4.2 锥面刃磨法后刀面
• 2.4.3 螺旋面刃磨法后刀面
• c与结构圆周后角α_fc'>2.4.4 结构后角α_c与结构圆周后角α_fc
• 2.5 结论
• 第三章 新型后刀面刃磨法－螺旋锥面刃磨法的数学模型
• 3.1 新型后刀面刃磨方法的提出
• 3.2 锥面刃磨法与螺旋面刃磨法的分析
• 3.2.1 锥面刃磨法
• 3.2.2 螺旋面刃磨法
• 3.3 螺旋锥面刃磨法
• 3.3.1 螺旋锥面刃磨法的原理
• 3.3.2 螺旋锥面刃磨法的数学建模
• 3.3.3 螺旋锥面刃磨法的特点
• 3.4 新型螺旋锥面刃磨法
• 3.4.1 新型螺旋锥面刃磨法的原理
• 3.4.2 新型螺旋面刃磨法的后刀面数学模型
• 3.5 在CATIA 中进行新型螺旋锥面刃磨法圆周后角的测量
• 3.5.1 在CATIA 中进行钻头的三维实体建模
• 3.5.2 圆周后角的测量
• 3.5.3 直线刃上任意一点圆周后角的计算方法
• 3.5.4 测量结果与计算结果的分析比较
• 3.6 结论
• 第四章 切削过程的有限元模拟的研究
• 4.1 切削过程有限元模拟的历史
• 4.2 有限元理论
• 4.2.1 有限元理论简介
• 4.2.2 有限变形的应变度量和应力度量
• 4.2.3 静力平衡微分方程和应力边界条件
• 4.2.4 有限应变弹塑性有限元分析
• 4.2.5 刚（粘）塑性有限元法的基本原理
• 4.3 切削加工的塑性有限元模拟理论简介
• 4.4 基于DEFORM3D 的切削加工有限元模拟应用的研究
• 4.4.1 Deform3D 软件简介
• 4.4.2 基于Deform3D 的切削过程的有限元模拟
• 第五章 新型螺旋锥面刃磨法钻头的钻削过程有限元仿真模拟
• 5.1 基于DEFORM3D 的新型螺旋锥面刃磨法钻头的钻削过程有限元模拟
• 5.1.1 建立麻花钻三维建模
• 5.1.2 模型的网格划分及边界条件设置
• 5.1.3 刀具和工件特性参数设置
• 5.1.4 模拟参数设置
• 5.1.5 分析模拟结果
• 5.2 基于DEFORM3D 的锥面刃磨法钻头的钻削过程有限元模拟
• 5.2.1 锥面刃磨法钻头的三维建模
• 5.2.2 分析模拟结果
• 5.3 新型螺旋锥面刃磨法钻头与锥面刃磨法钻头切削性能的比较
• 5.4 结论
• 第六章 新型后刀面刃磨的研究
• 6.1 麻花钻刃磨的发展
• 6.1.1 麻花钻的手工刃磨
• 6.1.2 麻花钻的机械刃磨
• 6.2 麻花钻后刀面的刃磨原理的研究
• 6.2.1 磨削锥面和钻头后面的数学表示式
• 0 与刃磨参数的关系'>6.2.2 主刃原始锋角2φ₀与刃磨参数的关系
• 6.3 新型螺旋锥面刃磨法的刃磨原理的研究
• 6.3.1 磨削锥面和钻头后面的数学表示式
• 0 与刃磨参数的关系'>6.3.2 主刃原始锋角2φ₀与刃磨参数的关系
• 6.3.3 新型螺旋锥面刃磨法的刃磨参数
• 6.3.4 新型螺旋锥面刃磨法的刃磨原理
• 6.3.5 新型螺旋锥面刃磨法刃磨机的结构设想
• 第七章 结论
• 7.1 本论文的主要工作和贡献
• 7.2 研究工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文