钻削高锰钢ZGMn13钻头刃形改进研究

论文摘要

随着我国铁路的飞速发展，对于铁路基础设施的要求越来越严格，其中铁路道岔是最薄弱的环节，而辙叉又是铁路道岔的重要部件。它关系到列车的通过速度，是火车提速工作中关键影响因素之一，同时铁路辙叉的结构和制造质量影响着列车运行的平稳性和安全性。目前铁路运输向着高速重载方向发展，铁路装备相关研究课题正为很多科研人员和工程技术人员所重视。本文主要是以铁路辙叉钻削过程中的问题为研究对象，进行了较为详尽的理论分析和试验研究。通过现场调研发现，在我国铁路辙叉的生产企业中钻削工序存在着大量的刀具失效问题，严重地制约着生产率的提高，增大了企业生产成本。本文首先对钻削工序和钻头的制造过程进行了分析和研究，提出了改进思路和方法，即以降低切削力和切削热为衡量指标，对钻头横刃和主切削刃进行再设计。在钻头的设计过程中，详细分析了横刃和主切削刃的受力模型，对其影响因素进行了总结和归纳，确定将横刃缩短为3mm，采用零前角，并修磨主刃外缘转点的改进方案。通过试验，证明钻削功率降低15％以上，新设计成效显著。本文还对钻头硬质合金刀片钎焊过程中焊接裂纹的产生原因进行了详细的分析，并在本次试验中改用高频感应钎焊，且使用了残余应力补偿垫片，结果发现钻头在刃磨和使用过程中均未发现由刀片裂纹导致刀具失效的现象。在钻削试验中，通过钻削功率的测量来考察钻头设计的成效，仔细分析了转速和进给量对钻削功率的影响规律，做出了统计折线图。研究表明，由于高锰钢ZGMn13的加工硬化效应，所以钻削过程中进给量不能取得过小，否则会加大刀具的磨损。最后对试验数据应用多元线性回归方法进行了钻削功率的回归分析，得到了钻削功率的经验公式。通过回归方程显著性检验，表明此方程具有高度显著性，为以后的进一步研究奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 绪论
• 第一章 高锰钢辙叉钻削加工现状分析
• 1.1 高锰钢辙叉钻削工艺
• 1.1.1 ZGMn13高锰钢辙叉
• 1.1.2 机床及切削用量
• 1.2 高锰钢辙叉钻削专用钻头
• 1.2.1 刀体
• 1.2.2 硬质合金刀片
• 1.2.3 硬质合金刀片焊接方法
• 1.2.4 刀具几何角度
• 1.3 钻削状态
• 1.3.1 钻削力
• 1.3.2 钻削热
• 1.3.3 切屑
• 本章小结
• 第二章 钻头的改进设计与分析
• 2.1 横刃
• 2.1.1 横刃工作模型
• 2.1.2 横刃上的钻削力分析
• 2.1.3 修磨横刃
• 2.2 主切削刃
• 2.2.1 钻头主刃上的几何角度分析
• 2.2.2 钻削力的组成和计算
• 2.2.3 影响钻削力的主要因素
• 2.2.4 主切削刃的改进
• 2.3 钻头破损分析
• 2.3.1 钻头崩刃
• 2.3.2 改进措施
• 本章小结
• 第三章 硬质合金刀片裂纹分析
• 3.1 硬质合金刀片与钢焊接时的特点
• 3.1.1 线膨胀系数与钎焊裂纹的关系
• 3.1.2 硬度与裂纹敏感性的关系
• 3.1.3 焊接残余应力的影响
• 3.1.4 氧化问题
• 3.2 硬质合金刀片与钢的常用钎焊方法
• 3.2.1 氧气-乙炔火焰钎焊
• 3.2.2 高频感应钎焊
• 3.2.3 接触钎焊
• 3.2.4 浸铜钎焊
• 3.3 钎焊硬质合金的缺陷及防止
• 3.3.1 硬质合金钎焊裂纹产生的原因
• 3.3.2 减少硬质合金焊接裂纹的措施
• 3.4 试验用钻头硬质合金刀片的钎焊焊接
• 本章小结
• 第四章 高锰钢ZGMn13钻削加工试验
• 4.1 试验研究的目的和任务
• 4.2 试验方法和试验设计
• 4.3 试验条件和仪器设备
• 4.4 试验步骤
• 4.4.1 三相数字电参数测量仪设置
• 4.4.2 总体电路的接线方法
• 4.4.3 工件安装
• 4.4.4 记录数据注意事项
• 4.5 数据记录与结果分析
• 4.5.1 试验数据
• 4.5.2 钻削功率分析
• 4.5.3 切屑分析
• 4.5.4 钻头磨损和破损分析
• 本章小结
• 第五章 钻削功率经验公式回归分析
• 5.1 多元线性回归的数学模型
• 5.2 参数β的最小二乘估计
• 5.3 回归方程的显著性检验
• 5.4 钻削功率的数学模型回归分析
• 5.5 钻削功率回归方程的显著性检验
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕（博）士学位期间发表的学术论文
• 致谢