CVD涂层刀具高速铣削条件下的天然大理石切削特性

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1、分类号：学校代码：UDC：密级：公开硕士学位论文CVD涂层刀具高速铣削条件下的天然大理石切削特性作者姓名：宗宇鹏入学年份：2013年9月指导教师：吴玉厚教授学科专业：机械制造及其自动化申请学位：工学硕士所在单位：机械工程学院论文提交日期：2015年11月论文答辩日期：2015年12月学位授予日期：2016年1月答辩委员会主席：孔祥伟答辩委员会组成：孔祥伟李颂华陆峰石怀涛片锦香邓华波魏春雨论文评阅人：硕士研究生学位论文摘要I摘要高速加工技术具有加工成本低、生产效率高和加工精度高等优点，广泛应用于汽车工业、模

2、具制造、仪器仪表等领域。迄今，高速加工技术在金属材料方面的应用已比较成熟，但是相对于金属材料，高速加工技术在硬脆性材料方面还不能得到很好的应用。因此，如何将高速加工技术比较成熟的应用于硬脆性材料已成为亟待解决的技术问题。本文通过CVD涂层刀具对天然大理石-汉白玉的高速铣削，深入研究了高速铣削时的表面粗糙度、刀具磨损、切削力、切屑去除机理及表面形貌的基本变化规律，为高速加工技术在硬脆性材料中的应用提供一定的理论基础。通过切削力正交试验，观察切削力信号图发现，在刀具稳定切削大理石阶段，由于存在空切，切削力信号

3、呈“波谷-波峰”循环变化。通过切削力正交试验结果可知：切削力随着切削速度的增加而呈减小趋势，随着进给速度和切削深度的增加而呈增加趋势；通过切削力正交试验经验公式可知：切削深度是对切削力影响最大的因素，切削速度次之，进给速度对切削力的影响最小。通过刀具磨损正交试验，利用蔡司显微镜观察CVD涂层刀具磨损形貌，观测结果表明：CVD涂层刀具高速铣削天然大理石的主要磨损形态为：后刀面磨损、涂层剥落、片状剥落、崩刃、积屑瘤等，在相对低速切削时刀具的主要磨损形态表现为后刀面磨损和积屑瘤；在相对高速切削时刀具的主要磨损形

4、态为剥落、崩刃等。归纳了天然大理石加工中CVD涂层刀具主要磨损原因，并利用数值分析SPSS软件对磨损试验数据进行整理、计算，进行了切削速度、进给速度、切削深度与刀具磨损量的相关性与回归分析，建立了CVD涂层刀具单一工艺参数与刀具磨损量的数学模型。通过切削试验总结大理石材料去除方式为：大规模挤裂和小规模挤裂交替进行。借助日立扫描电镜观察加工后的大理石表面形貌，发现加工表面存在凹坑、犁沟、刀具轨迹等缺陷，且在不同工艺参数下大理石表面破坏程度不同。粗糙度正交试验结果表明：大理石表面粗糙度随着切削速度的增加降低，

5、随着进给速度和切削深度的增加而增加。关键词：高速加工；大理石；切削力；磨损；粗糙度II摘要硕士研究生学位论文硕士研究生学位论文AbstractIIIAbstractHighspeedmachiningtechnologyhastheadvantageoflowcost,highefficiencyandhighmachiningaccuracy,andiswidelyusedintheautomotiveindustry、moldmanufacturing、instrumentsandmeters,etc

6、.Sofar,theapplicationofhighspeedmachiningtechnologyformetalmaterialsisrelativelymature,butitsapplicationforhardbrittlematerialcan'tmeettherequirementverywell.Therefore,theproblemthathowtoapplythehighspeedmachiningtechnologyforhardbrittlematerialsmaturelyh

7、asbeensolved.Inthisthesis,thevariationsofsurfaceroughness,toolwear,cuttingforce,chipremovalmechanismandsurfacetopographywerestudieddeeplyduringthehighspeedprocessapplyingCVDcoatingcuttingtoolstomillthewhitemarble,whichprovidesometheoreticalbasisfortheappl

8、icationofhighspeedmachiningtechnologyonthehardandbrittlematerials.Duringtheorthogonalexperimentofcuttingforce,thecuttingforcesignalinstablephasewasobserved,duetoaircutting,cuttingforcesignalvariedbetween"wavetroughs