基于统计学方法的工件与车刀后刀面的接触模型构建.pdf

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1、2015年8月机床与液压Aug．2015第43卷第15期MACHINETO0L＆HYDRAULICSVo1．43No．15DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2015．15．026基于统计学方法的工件与车刀后刀面的接触模型构建江咏平，郑清春，胡亚辉，王雷(1．天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室，天津300384；2．天津理工大学，天津300384)摘要：采用TR200手持式粗糙度仪，测量硬质合金车刀后刀面，获取后刀面表面形貌的评定参数；利用Hertz接触模型和G．W模型构建车刀后刀面的接触模型，表征后刀面

2、的表面形貌，并用数学软件MATLAB对测量数据进行分析处理，得到接触模型的变化规律。研究表明：随着工件与车刀后刀面高度基准平面之间距离的减少，实际接触的微凸体的个数呈线性增长，且增长的速率越来越快；与此同时，实际接触载荷和接触面积也相应地增加。关键词：表面形貌；微凸体；高斯分布；细观尺度模型中图分类号：TG501文献标志码：A文章编号：1001—3881(2015)15-102—3ContactModelConstructionofWorkpieceandFlankSurfaceofTurningToolBasedonStatisti

3、CSMethodsJIANGYongping，ZHENGQingchun。，HUYahui，WANGLei，(1．TianjinKeyLaboratoryoftheDesignandIntelligentControloftheAdvancedMechatronicalSystem．Tianjin300384，China；2．TianjinUniversityofTechnology，Tianjin300384，China)Abstract：TR200handheldroughnesswasusedtomeasuretheflankf

4、aceofcarbideturningtools，whichcanobtaintheassess—mentparametersofsurfacetopographyofflankface．HertzcontactmodelandG·Wmodelwereusedtobuildturningtoolflankfacecon-tactmodelandcharacterizethesurfacemorphologyofflankface，andmathematicalsoftwareMATLABwasutilizedtoanalyzeandp

5、rocessthemeasureddata，whichcangetthechangingruleofthecontactmode1．Theresearchshowsthatwithreducingthedistancebetweentheworkpieceandtheturningtoolflankfaceheightreferenceplane，theactualnumberofasperitycontactlineargrowth，andtherateofgrowthfasterandfaster．Meanwhile，theact

6、ualcontactloadandcontactareaalsoincreasecorrespondingly．Keywords：Surfacemorphology；Asperity；Gaussiandistribution；Meso—scalemodel0前言实验采用的是TR200手持式粗糙度仪，属于接钛合金以其良好的耐热性、耐腐蚀性能，以及优触式测量。仪器各部分名称如图1、图2所示。异的力学性能等，广泛应用于航空航天、医疗、化学等工业。然而，作为一种典型的难加工材料，过快的刀具磨损严重制约了其切削加工效率的提高¨。目前国内外许多学

7、者都对刀具磨损做了研究，李友生、陆丰玮等研究了刀具的磨损机制和形式，HAR—TUNG研究了不同材料刀具的磨损，但是他们基本上都是从宏观角度对刀具磨损进行研究，很少从细观角度进行考虑。车刀后刀面在细观尺度上是粗糙不平的，工件与车刀后刀面实际接触面积只是名义接触面积的一部分，本课题从细观层面进行考量，通过观测图1TR200手持式粗糙度仪正面车刀后刀面实际表面形貌，分析识别其统计特征参数，构建刀面表面形貌的细观尺度模型。1车刀后刀面表面形貌的数据采集座1．1实验设备、测量原理及参数设置导1．1．1实验设备图2传感器放大图收稿日期：2014-

8、05—29基金项目：天津市自然科学基金(13JCYBJC17800)作者简介：江咏平(1990一)，男，硕士研究生，研究方向为金属切削。E—mail：jiangyp1990@163．con。通信作者：胡亚辉，E—mail