螺旋铣孔动力学研究

论文摘要

螺旋铣孔加工作为近几年兴起的加工方式,以其节约加工成本,自动化程度高,促进新材料的应用,以及比普通钻孔质量高等特点,有力的推动了航空装配加工领域的发展。目前,国内外对螺旋铣孔的研究处于起步阶段,一些刀具厂商虽然推出了可以应用于螺旋铣孔的刀具,但对螺旋铣孔的动力学分析甚少。本论文以模具工业中使用广泛的塑料模具钢(42CrMo)为对象,研究了其在新型螺旋铣孔加工方式下,切削力和力矩的建模情况,并且对加工表面质量进行了分析研究。论文首先介绍了模具钢加工性能特点,对加工测试系统做了简要介绍,通过螺旋铣孔力的二次回归混合正交实验,对实验数据进行回归拟合,得到了铣削力的二次回归表达式,并以此为基础分析了切削参数对x向和z向铣削力的影响,证明了螺旋铣孔切削力比传统钻削低很多。从切削厚度估计切削力的理论基础出发,建立了螺旋铣孔加工的力矩理论模型,通过实验数据求解压力常数、从而建立了螺旋铣孔力矩的理论模型。通过分析螺旋铣孔加工表面质量的影响因素出发,分别对粗糙度和圆柱度进行检测。用直方图对粗糙度精度做了清晰的描述,证明了螺旋铣孔在表面粗糙度方面有极高的精度。通过对圆柱度检测分析,从几个方面考察了圆柱度偏大的原因,并提出了解决方案。本文对螺旋铣孔的动力学进行了一些初步的研究,并对参数进行了优化,为后续硬质合金螺旋铣孔过程的更进一步研究提供重要参考,对刀具厂商合理调整刀具结构参数和加工过程提供生产效率提供了重要依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的来源
• 1.2 课题意义
• 1.3 螺旋铣孔动力学发展现状
• 1.3.1 螺旋铣孔研究现状
• 1.3.2 铣削动力学研究发展趋势
• 1.4 主要章节内容和结构
• 第二章 螺旋铣孔加工过程工艺特点及实验平台的搭建
• 2.1 螺旋铣孔加工孔工艺
• 2.2 实验平台的搭建
• 2.2.1 硬件平台设备
• 2.2.2 软件平台设备
• 2.3 本章小结
• 第三章 模具钢螺旋铣孔铣削力研究
• 3.1 实验材料
• 3.1.1 模具钢介绍
• 3.1.2 42CrMo材料介绍
• 3.2 螺旋铣削力的实验设计和分析
• 3.2.1 铣削力测试原理
• 3.2.2 螺旋铣削实验设计
• 3.2.3 实验数据分析
• 3.3 铣削力实验模型建立
• 3.3.1 X方向铣削力建模
• 3.3.2 Z方向铣削力建模
• 3.4 本章小结
• 第四章 螺旋铣孔力矩的模型建立
• 4.1 螺旋铣孔力矩理论建模
• 4.1.1 模型坐标系的建立
• 4.1.2 局部铣削力和力矩
• 4.1.3 整体铣削力力矩
• 4.2 模型求解
• 4.2.1 实验数据分析求解
• 4.2.2 模型分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 螺旋铣孔加工质量的研究分析
• 5.1 螺旋铣孔加工质量
• 5.1.1 螺旋铣孔加工误差分析
• 5.1.2 影响螺旋铣孔加工误差的因素
• 5.1.3 粗糙度、圆柱度的研究机理及其研究方法
• 5.2 螺旋铣孔加工质量的深入研究
• 5.2.1 实验设备介绍
• 5.2.2 粗糙度分布图分析
• 5.2.3 圆柱度分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢