高锰钢钻削刀具钻尖刃型试验研究

论文摘要

近年来,我国铁路建设持续快速发展,决定了我国铁路道岔机械加工市场在未来几年里保持稳定增长的态势。而我国铁路现在使用道岔材料主要是ZGMn13高锰钢,属于难加工材料范畴。本文研究了现阶段为提高难加工材料切削水平采取的措施,分析了非常规加工方法和刀具结构在高锰钢钻削加工中的优缺点,为论文研究工作的展开理清思路。通过现场调研,分析高锰钢道岔钻孔加工中刀具存在的问题,提出了钻削高锰钢刀具在机夹式结构的基础上,采用主刃外缘处磨出双锋角,取消分屑槽的群钻刃型改进方案。论文建立了平面后刀面钻尖的数学模型,以WALTER五轴数控工具磨床为刃磨机床,实现了钻尖的刃磨,为下一步高锰钢钻削刀具试验的顺利进行奠定了坚实的基础。论文在完成试验测力平台搭建的基础上,通过内刃锋角对钻削力的影响试验,圆弧刃对切屑影响试验,完成刀具几何参数的优选。最后,采用优选后的钻尖与模拟工厂的钻头,以轴向力和扭矩为检验指标,进行对比试验。试验结果表明此钻尖具有良好的分屑能力和稳定性,切削性能优于工厂使用钻型。同时分析了在钻削过程中出现的粘刀以及褶皱状长切屑问题;研究了钻尖内刃锋角、圆弧刃及切削参数对钻削力的影响规律,为进一步工作奠定良好的基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 国内外难加工材料的切削加工研究现状
• 1.1.1 刀具材料和刀具结构的发展
• 1.1.2 难加工材料非常规加工方法
• 1.2 高锰钢切削研究现状
• 1.2.1 高锰钢切削加工性
• 1.2.2 非常规加工方法在高锰钢加工当中的应用
• 1.2.3 几种常用钻削高锰钢刀具
• 1.3 课题研究背景及主要内容
• 第二章 高锰钢辙叉钻削特性及其钻削刀具分析
• 2.1 高锰钢辙叉钻削加工现场情况
• 2.1.1 高锰钢辙叉钻削机床及切削用量
• 2.1.2 高锰钢辙叉现场使用的钻头
• 2.2 高锰钢钻削刀具存在的问题分析及改进
• 2.2.1 焊接式硬质合金钻头存在的问题
• 2.2.2 现场钻削刀具受力分析
• 2.2.3 现场刀具结构分析
• 2.2.4 刀具改进措施
• 本章小结
• 第三章 高锰钢硬质合金钻尖刃型改进及其刃磨实现
• 3.1 高锰钢钻削刀具刃型改进
• 3.1.1 硬质合金钻尖刃型的变革原理及其作用
• 3.1.2 钻芯刃尖刃型改进对内刃和横刃的影响
• 3.2 高锰钢钻削刀具钻尖数学模型的建立
• 3.2.1 建立钻尖数学模型的方法
• 3.2.2 钻尖外刃第一后刀面数学模型的建立
• 3.2.3 钻尖外刃第二后刀面数学模型数学模型的建立
• 3.2.4 钻尖内刃前刀面数学模型的建立
• 3.2.5 钻尖内刃后刀面及圆弧刃数学模型的建立
• 3.3 高锰钢钻削刀具钻尖刃磨的实现
• 3.3.1 机床的运动模型
• 3.3.2 磨削运动在五轴数控工具磨床的实现
• 3.3.3 钻头刃口钝化处理
• 本章小结
• 第四章 高锰钢钻尖切削性能试验
• 4.1 钻削测力试验系统的建立
• 4.1.1 系统的组成以及工作原理
• 4.1.2 试验条件
• 4.1.3 系统调试
• 4.2 钻尖几何参数优选试验
• 4.2.1 内刃锋角对钻削力的影响试验研究
• 4.2.2 圆弧刃试验研究
• 4.3 钻尖与模拟工厂钻头的对比试验
• 4.3.1 钻尖与模拟工厂钻头轴向力和扭矩的对比
• 4.3.2 钻尖钻削力及扭矩经验公式的建立
• 4.3.3 钻尖与模拟工厂钻头切屑对比
• 4.4 试验结果与分析
• 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢