金刚石微粉尼龙刷式刀具刃口钝化工艺的研究

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刃口钝化是指将刀具刃口刃磨出适当切削刃几何形状,以及去除刃口区域微观缺陷的过程。经钝化后的刀具能有效提高刃口强度、刀具寿命以及切削过程中的稳定性。金刚石微粉毛刷钝化(简称毛刷钝化)是一种常用刃口钝化方式,具有机器造价低、钝化效率高等特点。但国内外对毛刷钝化缺少理论分析,钝化工艺也不具有科学意义。本文通过理论推导,建立刷毛及单磨粒刃口钝化模型,探究钝化机理,并对钝化工艺进行优化,论文主要内容包括:(1)建立单根刷毛及单颗磨粒的模型。观察实际刷毛中镶嵌的磨粒特征并保留其尖端负前角切削刃的特性,将磨粒简化为四面体棱锥。采用基于绝对节点坐标法(ANFC)对尼龙刷毛进行建模,得到了钝化过程中刷毛上任一点的运动轨迹方程。(2)对毛刷式钝化机刃口钝化机理进行了分析。从实际钝化过程入手,通过单磨粒冲击前刀面、磨粒切削耕犁前后刀面以及刷毛周期冲击作用下刃口表面疲劳磨损几个方面分析了材料去除机理,并探究了刃口钝圆半径R及形状因子K形成机理。(3)完成了刃口钝化仿真分析。建立单磨粒及单根毛刷冲击刃口仿真模型,并进行了不同冲击速度、不同穿透深度对刃口形变与应力影响的仿真实验分析。将得到的影响因素与理论分析相结合,得到了影响钝圆半径R及形状因子K的工艺参数,为实验分析做铺垫。(4)刃口钝化工艺优化实验研究。以刃口钝圆半径R及形状因子K为实验指标,在相关设备完成主轴线速度、刷毛穿透深度、钝化时间及钝化角度四个工艺参数的单因素实验。利用曲面响应法设计了三个指标的显著性实验,建立了以多元线性回归方程为目标的工艺参数对R因子和K因子的经验模型,并开展实验验证了经验模型的优化结果。
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