高速硬态切削加工及其稳定性研究PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 淬硬钢精密车削的优点 2

1.3 硬态切削机理的国内外研究现状 3

1.3.1 锯齿形切屑形成机理 4

1.3.2 硬态切削表面完整性的研究 5

1.3.3 切削过程有限元模拟技术国内外研究现状 8

1.4 车削加工稳定性极限预测的研究现状 9

第2章 高速切削技术和硬态切削技术概述 13

2.1 高速切削技术 13

2.1.1 概念 13

2.1.2 理论基础及特点 16

2.1.3 高速切削加工的结构体系 19

2.1.4 相关技术及其发展现状 19

2.2 硬态切削技术 34

2.2.1 硬态切削的概念 34

2.2.2 硬态切削技术的特点 35

2.2.3 高速硬态切削对刀具的要求 36

2.2.4 硬态车削的应用与展望 40

第3章 机床颤振的基本理论 41

3.1 自激振动的基本概念及特点 42

3.1.1 相平面、平衡点、极限环及其稳定性 42

3.1.2 自激振动的特点 45

3.2 速度反馈引起的切削颤振 47

3.2.1 切削过程中的速度反馈机理 48

3.2.2 速度反馈所形成的负阻尼 49

3.2.3 自激振动的能量机理 50

3.2.4 能量平衡与振幅稳定性 52

3.2.5 颤振的阈限 53

3.3 位移延时反馈引起的切削颤振 54

3.3.1 位移反馈、负刚度与静态不稳定性 54

3.3.2 位移的延时反馈 58

3.3.3 金属切削过程中的再生颤振 60

3.4 模态耦合引起的切削颤振 68

3.4.1 模态耦合与模态耦合系统的稳定性 68

3.4.2 金属切削中的模态耦合自激振动 71

第4章 淬硬钢高速精密切削加工切屑形成特征研究 76

4.1 淬硬钢GCr15切屑形成的切削实验条件 77

4.2 精密切削淬硬钢GCr15的锯齿形切屑微观观察 77

4.2.1 锯齿形切屑齿顶端面微观形貌 77

4.2.2 锯齿形切屑底端面微观形貌 77

4.2.3 锯齿形切屑横断面微观观察 78

4.2.4 锯齿形切屑断裂面微观形貌 79

4.3 淬硬钢精密切削过程绝热剪切行为的有限元模拟与分析 80

4.3.1 淬硬钢精密切削过程二维有限元模型的建立 80

4.3.2 锯齿形切屑形成过程的有限元模拟结果 82

4.4 锯齿形切屑形成过程模型 86

4.5 精密切削淬硬钢GCr15的切屑形态研究 86

4.5.1 不同切削速度对切屑形态的影响 87

4.5.2 不同背吃刀量对切屑形态的影响 89

4.5.3 不同进给量对切屑形态的影响 91

4.5.4 带状切屑向锯齿形切屑转变的界限 92

第5章 硬态切削加工系统稳定性极限预测 94

5.1 再生型淬硬钢精密切削系统动力学分析 94

5.1.1 淬硬钢的再生型圆弧刃精密切削颤振系统动力学模型 94

5.1.2 再生型圆弧刃精密切削系统动力学模型的建立 96

5.1.3 淬硬钢精密切削系统稳定性极限分析 96

5.2 稳定性极限的数值仿真方法与动力学参数影响分析 99

5.2.1 硬态切削系统稳定性极限的数值仿真方法 99

5.2.2 切削系统动力学参数对稳定性极限的影响 100

5.3 淬硬钢精密切削系统动力学参数的测量 102

5.3.1 系统阻尼比的测量 103

5.3.2 刚度系数κ的测量 104

5.3.3 系统固有频率的测量 105

5.3.4 切削刚度系数κc的识别 106

5.3.5 方向系数u的识别 112

5.3.6 淬硬钢精密切削的稳定性极限预测结果 113

5.4 淬硬钢精密切削的稳定性极限预测条件 113

5.4.1 不同刀尖圆弧半径的三维稳定性极限预测 113

5.4.2 不同进给量的三维稳定性极限预测 115

5.5 多参数的稳定性极限预测结果分析 116

5.5.1 硬态切削加工中的稳定性极限预测结果影响因素分析 116

5.5.2 振动抑制措施的讨论 117

第6章 稳定性极限预测的实验考证及切削振动分析 118

6.1 淬硬钢精密切削稳定性研究实验切削条件 118

6.2 稳定性极限预测的单切削参数法实验考证 119

6.2.1 单切削参数法实验验证参数选择 119

6.2.2 稳定性极限预测的单切削参数法实验考证结果 120

6.2.3 非颤振状态与切削颤振的加工表面形貌 120

6.3 稳定性极限预测的变背吃刀量法实验考证 121

6.3.1 变背吃刀量法实验原理 121

6.3.2 稳定性极限预测的背吃刀量法实验考证结果 122

6.3.3 变背吃刀量法非颤振向切削颤振状态转变的加工表面形貌 123

6.4 切削振动信号及其谱阵分析 124

6.4.1 空载状态到切削稳定状态过渡过程的刀具振动信号特征 124

6.4.2 平稳切削状态与切削颤振状态的切削振动信号特征 126

6.4.3 动态切削力与振动信号的相关特性分析 128

第7章 精密硬态切削加工表面粗糙度与塑性侧流研究 130

7.1 淬硬钢切削加工表面塑性侧流的形成机理研究 130

7.1.1 淬硬钢切削加工表面塑性侧流三维有限元仿真 130

7.1.2 表面塑性侧流形成过程模型与形成机理 134

7.2 加工表面塑性侧流程度评判标准的建立 134

7.3 淬硬钢切削加工表面侧流数学模型 135

7.3.1 塑性侧流凸峰高度数学模型的建立 135

7.3.2 圆弧刃与直线刃组合的车削表面残留高度几何数学模型建立 137

7.3.3 考虑塑性侧流影响的切削加工表面粗糙度数学模型建立 138

7.3.4 塑性侧流凸峰高度及其影响下的表面粗糙度数学模型的讨论 138

7.4 表面塑性侧流与表面粗糙度的硬态切削实验研究 138

7.4.1 实验条件 138

7.4.2 刀尖圆弧半径对表面塑性侧流的影响 139

7.4.3 进给量对表面塑性侧流的影响 141

7.4.4 精密硬态切削加工表面粗糙度的正交实验优化 143

第8章 精密硬态切削的多元非线性回归模型与综合优化 146

8.1 精密硬态切削过程的多目标优化实验设计 146

8.2 精密硬态切削过程的多元非线性回归综合模型 147

8.2.1 表面粗糙度建模 147

8.2.2 刀具切削行程建模 148

8.2.3 刀具径向振动建模 150

8.4 精密硬态切削过程的多目标优化 151

8.5 优化结果的实验验证 152

参考文献 153