芯轴表面粗糙度建模、优化及微细轴精密车削技术研究

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1、哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要空腔是惯性约束聚变(ICF)靶的主要零件，作为空腔制备工艺过程中最重要的一道工序，芯轴的加工质量直接影响空腔的质量，而表面粗糙度对芯轴质量至关重要。通过对芯轴表面粗糙度模型的建立与研究，能正确地识别出芯轴表面粗糙度在加工过程中的变化趋势。这对控制和改进加工方法，保证芯轴获得规定的表面粗糙度值，提高芯轴质量和生产率等方面都有极为重要的意义。本文在大量文献调研的基础上，对车削表面粗糙度预测模型的建立及优化的现状进行较为全面的综合评述及分析。采用旋转设计技术安排实验，该实验选用超细晶粒硬质合金刀具，实验结果表明

2、这些刀具适合于切削速度过低的芯轴加工。利用回归分析方法建立了基于进给量、背吃刀量、主轴转速和刀尖角四个主要切削参数的芯轴表面粗糙度二次预测模型，分析结果显示进给量和刀尖角比背吃刀量和主轴转速对芯轴表面粗糙度的影响更显著。利用优化软件实现了以最佳表面粗糙度为目标的切削用量优选。微细加工是现代制造技术的发展方向之一。在需求的有力推动下，微细轴的加工技术正受到日益普遍的关注。除了目前得到应用的几种微细轴加工方法外，作者探索了采用精密车削这种传统的切削方法在微细加工领域开发、应用的可行性。在详细分析影响微细电极加工精度诸多主要因素的基础上，设计并

3、刃磨出适合于微细轴车削加工的尖刃人工合成单晶金刚石刀具。车削微细轴的研究结果表明，切削用量不仅对微细轴表面粗糙度产生影响，而且关系到微细轴是否能够车削成形。在可成形范围内，进给量比背吃刀量和主轴转速对表面粗糙度的影响更显著。在精密数控车床上进行了微细轴极限尺寸车削加工工艺研究，微细轴最小直径可达(}7gm，同时加工出一根平均直径(}19Fan、长度1030Fun以及长径比约为55的细长轴，而精加工时间只需约2.5min，因此比电火花加工具有更高的加工效率。车削成小11Fun的电极，采用电火花加工出中19Fun的微孔，显示精密车削的微细轴具

4、有实用性。此外，开展了微细螺纹车削技术的研究。结果表明在微细螺纹加工过程中，需要有较高的转速。并加工出长l00Am、齿高6wm及最小内径为23Fpm的微型螺纹。综上所述，本文的研究结果扩展了精密车削这种传统的切削方法在微细加工领域的应用范围。关键词表面粗糙度;建模;精密车削;微细加工哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractHohlraumsarethemainpartsofthetargetsforinertialconfinementfusion(ICF),mandrelmachiningisthemostimportantwor

5、kingprocedureinthefabricationofhohlraums.Qualitiesofthemandrelsdirectlyafectqualitiesofhohlraumsandthesurfaceroughnessplaysanextremelyimportantroleinmandrelquality.Theestablishmentandtheresearchonthesurfaceroughnessmodelofthemandrelcancorrectlyestimatethevaryingtrendofthe

6、surfaceroughnessofthemandrelinthecutingprocess.Andthishasveryimportantsignificanceforcontrollingandimprovingthemachiningmethod，ensuringthemandrelforattainingtheprescriptivevalueofthesurfaceroughnessaswellaspromotingthosesuchasthequalityandtheproductivity.Onthebasisofthein

7、vestigationandstudyonagreatmanyliteratures,thepresentsituationinestablishingandoptimizingthemodelforthepredictionofthesurfaceroughnessinturningisgenerallyreviewedandanalyzedinthisthesis.Acircurotationdesigntechniquehasbeenusedtoplancutingexperimentsinwhichcarbidetoolswith

8、ultra-finecrystallinegrainareapplied.Theexperimentalresultsshowthatthesetoolsaresuitedtothemandr