高速切削可转位铣刀安全性分析

论文摘要

高速铣削是高速切削中最普遍的一种应用形式。而用可转位铣刀加工在高速铣削中占有很重要的地位,研究高速铣刀特别是可转位铣刀的安全性设计理论和方法,对进一步发挥高速铣削加工的技术优势和经济优势具有非常重要的理论意义和现实意义。本文首先概述了高速切削技术的理论体系及其发展趋势,阐述了刀具安全性研究的背景、意义及国内外的研究现状。然后应用弹塑性力学理论,通过平衡方程、弹性本构方程、几何方程以及边界条件的确立,建立了高速旋转状态下刀体及可转为铣刀螺钉联接系统理论分析模型,对离心力作用下的模型的应力和极限转速做了理论分析。最后,通过选取目前应用普遍的平装可转位铣刀,采用有限元方法,研究了在高速状态下,离心力成为主要载荷的情况下刀体和夹紧系统的应力和应变情况,并分别分析了由于刀体材料特性、预紧力大小、转速和刀片材料的不同,对刀体和螺钉夹紧系统安全性的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 高速加工技术概述
• 1.2 高速切削加工安全性研究的背景和意义
• 1.3 国内外高速切削加工安全性研究的现状
• 1.4 课题主要进行的工作
• 1.5 本章小结
• 第二章 高速切削可转位铣刀失效过程理论分析
• 2.1 高速可转位铣刀的负载特点及失效形式
• 2.1.1 高速可转位铣刀的负载特点
• 2.1.2 高速可转位铣刀的失效形式
• 2.1.3 材料失效的形式
• 2.1.4 屈服条件
• 2.2 高速可转位铣刀夹紧机构应力分析
• 2.2.1 可转位铣刀的夹紧形式
• 2.2.2 螺钉夹紧机构力学分析
• 2.3 高速可转位铣刀刀体应力及极限转速分析
• 2.3.1 等速旋转刀体的力学分析
• 2.3.2 变速旋转刀体的失效分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 高速切削可转位铣刀的有限元分析
• 3.1 数值模拟分析的必要性及有效性
• 3.2 可转位高速切削铣刀有限元分析的过程
• 3.2.1 前处理
• 3.2.2 加载和求解
• 3.2.3 后处理
• 3.3 高速切削铣刀刀体的有限元分析结果及讨论
• s / ρ对刀体极限转速的影响'>3.3.1 σ_s / ρ对刀体极限转速的影响
• 3.3.2 ρ/ E 对刀体变形的影响
• 3.4 高速可转位铣刀夹紧系统的有限元分析结果及讨论
• 3.4.1 预紧力大小对夹紧螺钉应力的影响
• 3.4.2 刀片密度对夹紧螺钉应力的影响
• 3.4.3 旋转速度对夹紧螺钉应力的影响
• 3.4.4 联接结构对夹紧螺钉应力的影响
• 3.5 本章小结
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 硕士学位期间发表的论文