高速铣削中的切削加工性研究

高速铣削过程十分复杂,现有的科学研究仍然无法从本质上对高速铣削过程中存在的特殊现象给予全面的解释。所以,我们需要细致地了解高速铣削过程中的切削加工性。本文针对3Cr2Mo钢和45淬硬钢开展高速铣削研究,为进一步提高加工效率和质量提供理论依据。本论文借助实验观测、理论分析、建模等手段对高速铣削中的切削加工性进行深入研究。本论文中选取TiAlN涂层的整体圆柱立铣刀和TiAlN涂层硬质合金球形铣刀,在270~945m/min的范围内进行铣削试验。本论文研究的主要内容和结果如下:(1)对3Cr2Mo钢和45淬硬钢进行高速铣削试验,并就铣削条件的改变对切屑形态及其变形的影响做出了分析。试验得出:(1)随着铣削速度不断增加,切屑的形状由带状逐渐呈现为锯齿状,当铣削的速度达到临界值时,材料发生绝热剪切变形。(2)对于硬度较高的工件材料,其切屑的锯齿化程度较高,而形成这类切屑所需的铣削速度却较低。(2)综合分析了JC模型和幂指数模型的优缺点,利用ABAQUS软件针对3Cr2Mo钢建立了新的适用于高速切削的材料动态力学模型。模拟的结果与实际试验的结果基本相符。(3)通过高速铣削试验,分析不同铣削速度对铣削力及其动态特性的影响。得到结论:(1)初始阶段,铣削力随着铣削速度的增加而增大,但当铣削速度超过临界值后,铣削力就随铣削速度的增加而变小。(2)高速铣削时,铣削力波形不同于常规铣削力波形,其在切削区和非切削区均有信号输出。(3)频域内的铣削力信号仅出现在基频的整数倍处,当占有绝对优势的峰值频率与刀齿切削频率相同时,产生谐波振动。