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【6h】

淬硬钢高速精密切削过程稳定性与表面塑性侧流研究

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精密硬态切削作为淬硬零件的最终加工方法，具有较高的加工柔性和加工效率，可以避免污染和节省能源，是具有广泛应用前景的先进加工技术。但硬态切削加工还有许多特殊的切削规律需要探索，尤其是切削过程稳定性控制和加工表面塑性侧流等方面的理论与技术尚需系统的研究工作，以便进一步推广应用这一先进技术。
　　 通过硬态切削试验并结合二维切削有限元数值模拟分析和切屑横断面显微分析等方法，研究锯齿形切屑形成过程中的变形机理及车削淬硬钢产生的切屑形态，并确定了带状切屑向锯齿形切屑转变的界限。
　　 通过识别实验，对淬硬钢精密切削系统进行动力学参数的测量；在建立再生型精密硬车削系统动力学模型的基础上，采用Matlab数值模拟的方法，考虑切削速度、切削宽度、进给量、刀具几何参数和工件硬度的影响，进行多参数的淬硬钢精密切削系统稳定性极限预测；并提出调整系统动力学参数和调整切削参数两方面的硬态车削系统振动抑制措施。
　　 采用单切削参数法和变切深试验法，对稳定性极限预测结果进行试验验证，预测结果和实测结果基本相符；采用频谱分析的方法，对硬态切削过程中的振动信号进行分析，平稳切削状态的振动以强迫振动和系统噪声为主，切削过程发生颤振时再生型的自激振动占主要地位。
　　 对精密硬切削加工表面塑性侧流进行研究。通过有限元模拟分析，提出表面侧流的形成机制，并给出表面侧流程度的评判标准：建立塑性侧流凸峰高度数学模型、圆弧刃与直线刃组合的车削表面残留高度几何数学模型和考虑塑性侧流影响的加工表面粗糙度数学模型，研究进给量和刀尖圆弧半径对表面塑性侧流的影响，随进给量的减小和刀尖圆弧半径的增加，加工表面塑性侧流程度加重，这将会对加工表面粗糙度产生负面影响；通过正交切削试验优化的方法，得到了比较理想的淬硬钢加工表面形貌。
　　 本文采用PCBN刀具，以淬硬钢GCr15的精密切削过程为研究对象，通过理论分析、数值模拟和切削试验相结合的方法，在硬态切削的切屑形成特征、稳定性极限预测与加工表面侧流方面进行研究。研究可为硬态切削加工技术推广应用提供理论依据和技术支撑。

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