微銑削表面粗糙度影響因素與刀具失效機(jī)制研究.pdf

1、隨著微銑削技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也隨之?dāng)U大，目前已廣泛應(yīng)用于航空航天工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、電子器械等領(lǐng)域。由于尺寸效應(yīng)的原因，微銑削加工工件表面粗糙度很難保證，且刀具失效速度快，這已成為限制微銑削技術(shù)應(yīng)用的一個重要因素。微銑削切削刃鈍圓半徑與刀具直徑的比值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)銑削，使得最小切削厚度現(xiàn)象成為微銑削過程中常見現(xiàn)象。由于微銑削厚度一般在微米級，所以微小的徑跳也會對加工精度和刀具失效有很大的影響。以往文獻(xiàn)關(guān)于最小切削厚度的研究多以車削模型為研

2、究基礎(chǔ)，且很少學(xué)者對微銑削過程中徑跳現(xiàn)象進(jìn)行研究。故本文著重研究最小切削厚度、徑跳和工藝參數(shù)三個方面對刀具失效和加工表面粗糙度影響。
　　本文首先使用銑削模型對微銑削過程中最小切削厚度進(jìn)行研究，主要研究最小切削厚度情況下，兩切削刃的切削狀態(tài)，刀具σ1極值和切削溫度，從而對最小切削厚度情況下刀具失效形式及失效速度進(jìn)行判斷。之后對微銑刀動態(tài)性能影響因素進(jìn)行分析，主要研究懸伸長度對微銑刀模態(tài)和剛度的影響。同時(shí)對微銑削過程中徑跳現(xiàn)象進(jìn)行研

3、究，主要研究了安裝誤差對銑削軌跡、表面粗糙度、銑削力的影響；分析再生振顫對表面粗糙度、刀具σ1極值和銑削力的影響，并研究安裝誤差對再生振顫的放大作用。使用有限元分析軟件分析工藝參數(shù)對刀具σ1極值和切削溫度的影響，通過刀具σ1極值和切削溫度的變化規(guī)律，分析工藝參數(shù)對刀具失效的影響。最后通過實(shí)驗(yàn)對文中部分分析進(jìn)行驗(yàn)證。
　　研究結(jié)果表明最小切削厚度情況下，微銑刀兩切削刃切削厚度不均勻，刀具不易發(fā)生崩刃失效現(xiàn)象，失效形式主要以磨損為主，

4、且磨損速度有一定增加。同時(shí)發(fā)現(xiàn)隨著懸伸長度增加，刀具固有頻率和剛度降低，使得刀具更容易發(fā)生變形和振顫，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)懸伸長度21mm時(shí)為最佳懸伸長度。分析發(fā)現(xiàn)安裝誤差對加工精度、表面粗糙度和銑削力具有一定的影響，當(dāng)徑跳角度為0°時(shí)影響最大，徑跳角度為90°時(shí)影響最小，且安裝誤差使銑削過程中有離心力產(chǎn)生，離心力對夾頭受力和刀具變形有很多影響；再生振顫對表面粗糙度有很大影響，且再生振顫現(xiàn)象會導(dǎo)致微銑刀發(fā)生崩刃破壞，安裝誤差對再生振顫具有一定的放大