低温冷风车削合金钢的切削机理研究

论文摘要

随着人们的环保意识增强,环保法规日趋严格,实行“绿色工程”,开发“绿色制造技术”日益成为新世纪切削加工发展的重要课题。以低温冷风切削加工为代表的准干式切削是绿色制造实施的具体体现,目前已成为切削加工领域的研究热点之一。本文在分析现今绿色加工技术的国内外现状和特点基础上,对低温冷风切削合金钢作了系统的研究。通过试验研究了干式冷风切削和干式常温切削下合金钢的断屑性能、刀具磨损状况以及加工表面粗糙度情况,并且探讨了冷风温度变化对刀具磨损的影响。论文主要研究结果如下:①低温冷风切削下的极限进给量f cr和极限被吃刀量aspcr均小于干式常温切削,并且在小进给和小切深的条件下,干式冷风切削下的断屑范围也比干式常温切削下的大。因此,从加工合金钢方面考虑,低温冷风切削得到的切屑更容易接受,而且更适合半精加工、精加工。②高压低温空气喷射到切削区,可有效的降低切削温度,抑制积屑瘤的生成,延长刀具寿命。通过试验可以知道,在相同的切削条件以及相同的磨钝标准下,用高速钢刀具车削20CrMnTi时,干式冷风下的切削行程大约是干式常温下的4.16倍。也就是说,在切削20CrMnTi时,干式冷风切削时行程耐用度是干式常温切削时行程耐用度的4.16倍。③在干式冷风切削加工中,当冷风温度降到一定程度之后,刀具后刀面磨损高度变化是很小的。因此从节约能源角度考虑,低温冷风切削时,冷风温度应该降到一定程度即可。④低温冷风切削可以降低工件表面的粗糙度,但是在改善加工表面粗糙度方面因材料性质的不同而有所差异。一般来说,对于那些低温冲击韧性变化比较大的材料使用低温冷风加工会具有更好的效果。通过试验我们可以得出:在一定条件下,可以用低温冷风切削方式代替或部分代替传统浇注切削液的切削方式,这样能够达到减少污染,保护环境的目的。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 论文研究背景
• 1.2 绿色切削加工的分类及研究现状
• 1.2.1 全干式切削法
• 1.2.2 亚干式切削法
• 1.2.3 绿色湿式切削
• 1.3 低温冷风切削的研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 本课题研究的工作及意义
• 1.4.1 本课题研究的意义
• 1.4.2 本课题研究的目的与内容
• 2 低温冷风切削的断屑研究
• 2.1 研究断屑效果的意义
• 2.2 切屑形状的分类
• 2.3 低温冷风对断屑的影响试验
• 2.3.1 试验条件
• 2.3.2 试验方案设计
• 2.3.3 试验结果
• 2.4 低温冷风切削断屑机理分析
• 2.4.1 切屑形成与折断条件
• 2.4.2 低温冷风切削合金钢断屑机理分析
• 2.5 本章小结
• 3 低温冷风切削的刀具磨损研究
• 3.1 影响刀具磨损的因素
• 3.1.1 工件材料的影响
• 3.1.2 切削用量的影响
• 3.1.3 刀具几何参数的影响
• 3.1.4 其它影响因素
• 3.2 刀具磨损形态
• 3.2.1 前刀面磨损形态
• 3.2.2 后刀面磨损形态
• 3.3 干式冷风切削与干式常温切削下刀具磨损的对比实验研究
• 3.3.1 试验条件
• 3.3.2 试验方案设计
• 3.3.3 试验结果
• 3.3.4 试验结果分析
• 3.4 冷风温度对刀具磨损影响的试验研究
• 3.4.1 试验条件
• 3.4.2 试验方案设计
• 3.4.3 试验结果及分析
• 4 低温冷风切削的表面质量研究
• 4.1 加工表面的形成过程
• 4.2 常用表面粗糙度的评定参数及影响因素
• 4.2.1 常用表面粗糙度的评定参数
• 4.2.2 影响表面粗糙度的因素
• 4.3 不同进给量下工件表面质量的对比试验研究
• 4.3.1 试验原理及方法
• 4.3.2 试验条件
• 4.3.3 试验结果及分析
• 4.4 不同切削速度下工件表面质量的对比试验
• 4.4.1 试验原理及方法
• 4.4.2 试验条件
• 4.4.3 试验结果及分析
• 4.5 本章小结
• 5 结论及后续工作
• 5.1 结论
• 5.2 后续工作
• 致谢
• 参考文献
• 附录