项目名称: 高速切削刀具表面自组织结构减摩特性及其对加工表面完整性影响研究

项目编号: No.51505264

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 机械、仪表工业

项目作者: 郑光明

作者单位: 山东理工大学

项目金额: 21万元

中文摘要: 航空航天、能源、汽车等行业各种难加工材料的切削效率和加工质量越来越受到重视,而对高速切削刀具减摩特性的研究是实现高效高质量加工的重要依据。本项目针对飞机起落架上广泛应用的难加工材料高强度钢,建立高速切削过程热-力-化学多场耦合模型,研究高速切削刀具表面自组织结构生成及长时间有效切削的条件,揭示刀具表面自组织结构的减摩特性。基于热力学理论,研究刀具表面自组织结构的失效演变机理,并根据摩擦学理论和分形理论,建立刀具磨损速率模型,预报刀具寿命。研究刀具自组织结构减摩特性对加工表面完整性的影响,揭示自组织结构切削加工表面形成机理,借助计算机图形学,建立加工表面分形参数与切削参数的关系,实现对加工表面形貌特征的评定,并利用响应曲面法进行切削参数优化。针对刀具表面自组织结构减摩特性及其对加工表面完整性影响的研究,对提高刀具寿命和加工质量具有重要的理论和实际意义,对实现绿色加工起到积极的推进作用。

中文关键词: 自组织;减摩特性;表面完整性;分形;热力学理论

英文摘要: The cutting efficiency and machining quality of difficult-to-machine materials are valued in the industries of aerospace, energy, automotive and so on. The research on tool antifriction properties in high speed cutting is the important basis for improving the cutting efficiency and machining quality. Aiming at difficult-to-machine materials, such as high strength steel which is widely used in aircraft landing gears, a thermal-mechanical-chemical multi-field coupling model for high speed machining is established. The formation conditions and longtime effective cutting conditions of self-organization structure on the tool surfaces are studied in the high speed cutting of high strength steel, and the antifriction properties of the self-organization structure are revealed. According to the thermodynamic theory, the failure evolution mechanisms of the self-organization structure are researched, and a tool wear rate model is built to predict tool life based on the tribology theory and fractal theory. The effect of antifriction properties of the self-organization structure on the machined surface integrity is researched to reveal the formation mechanisms of the machined surface. According to computer graphics, the relationship between fractal parameters of the machined surface and cutting parameters is established to assess the machined surface morphology. Under the high-speed self-organization cutting conditions, the cutting parameters are optimized by response surface method. The research on the antifriction properties of the self-organization structure and their influence on the machined surface integrity have important theoretical and practical significances for improving tool life and machining quality, which can also play a catalytic role in the realization of green machining.

英文关键词: Self-organization;Antifriction property;Surface integrity;Fractal;Thermodynamic theory

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