《高速硬態切削加工及其穩定性研究》內容簡介：高速硬態切削具有良好的加工柔性、經濟性和環保性能，是一種有利於環境保護的清潔生產工藝和綠色製造技術。全書共分8章，第1章為緒論，第2章為高速切削技術和硬態切削技術概述，第3章為工具機顫振的基本理論，第4章為淬硬鋼高速精密切削加工切屑形成特徵研究，第5章為硬態切削加工系統穩定性極限預測，第6章為穩定性極限預測的實驗考證及切削振動分析，第7章為精密硬態切削加工表面粗糙度與塑性側流研究，第8章為精密硬態切削的多元非線性回歸模型與綜合最佳化。《高速硬態切削加工及其穩定性研究》可供從事高速硬態切削技術研究的科技人員使用，也可供相關學科的師生參考。
基本介紹
- 書名：高速硬態切削加工及其穩定性研究
- 出版社：機械工業出版社
- 頁數：168頁
- 開本：16
- 品牌：機械工業出版社
- 作者：陳光軍
- 出版日期：2014年8月5日
- 語種：簡體中文
- ISBN：9787111469735
圖書目錄,序言,
圖書目錄
高速硬態切削加工及其穩定性研究目錄前言
第1章緒論1
1 1引言1
1 2淬硬鋼精密車削的優點2
1 3硬態切削機理的國內外研究現狀3
1 3 1鋸齒形切屑形成機理4
1 3 2硬態切削表面完整性的研究5
1 3 3切削過程有限元模擬技術國內外研究現狀8
1 4車削加工穩定性極限預測的研究現狀9
第2章高速切削技術和硬態切削技術概述13
2 1高速切削技術13
2 1 1概念13
2 1 2理論基礎及特點16
2 1 3高速切削加工的結構體系19
2 1 4相關技術及其發展現狀19
2 2硬態切削技術34
2 2 1硬態切削的概念34
2 2 2硬態切削技術的特點35
2 2 3高速硬態切削對刀具的要求36
2 2 4硬態車削的套用與展望40
第3章工具機顫振的基本理論41
3 1自激振動的基本概念及特點42
3 1 1相平面、平衡點、極限環及其穩定性42
3 1 2自激振動的特點45
3 2速度反饋引起的切削顫振47
3 2 1切削過程中的速度反饋機理48
3 2 2速度反饋所形成的負阻尼49
3 2 3自激振動的能量機理50
3 2 4能量平衡與振幅穩定性52
3 2 5顫振的閾限53
3 3位移延時反饋引起的切削顫振54
3 3 1位移反饋、負剛度與靜態不穩定性54
3 3 2位移的延時反饋58
3 3 3金屬切削過程中的再生顫振60
3 4模態耦合引起的切削顫振68
3 4 1模態耦合與模態耦合系統的穩定性68
3 4 2金屬切削中的模態耦合自激振動71
第4章淬硬鋼高速精密切削加工切屑形成特徵研究76
4 1淬硬鋼GCr15切屑形成的切削實驗條件77
4 2精密切削淬硬鋼GCr15的鋸齒形切屑微觀觀察77
4 2 1鋸齒形切屑齒頂端面微觀形貌77
4 2 2鋸齒形切屑底端面微觀形貌77
4 2 3鋸齒形切屑橫斷面微觀觀察78
4 2 4鋸齒形切屑斷裂面微觀形貌79
4 3淬硬鋼精密切削過程絕熱剪下行為的有限元模擬與分析80
4 3 1淬硬鋼精密切削過程二維有限元模型的建立80
4 3 2鋸齒形切屑形成過程的有限元模擬結果82
4 4鋸齒形切屑形成過程模型86
4 5精密切削淬硬鋼GCr15的切屑形態研究86
4 5 1不同切削速度對切屑形態的影響87
4 5 2不同背吃刀量對切屑形態的影響89
4 5 3不同進給量對切屑形態的影響91
4 5 4帶狀切屑向鋸齒形切屑轉變的界限92
第5章硬態切削加工系統穩定性極限預測94
5 1再生型淬硬鋼精密切削系統動力學分析94
5 1 1淬硬鋼的再生型圓弧刃精密切削顫振系統動力學模型94
5 1 2再生型圓弧刃精密切削系統動力學模型的建立96
5 1 3淬硬鋼精密切削系統穩定性極限分析96
5 2穩定性極限的數值仿真方法與動力學參數影響分析99
5 2 1硬態切削系統穩定性極限的數值仿真方法99
5 2 2切削系統動力學參數對穩定性極限的影響100
5 3淬硬鋼精密切削系統動力學參數的測量102
5 3 1系統阻尼比的測量103
5 3 2剛度係數k的測量104
5 3 3系統固有頻率的測量105
5 3 4切削剛度係數kc的識別106
5 3 5方向係數u的識別112
5 3 6淬硬鋼精密切削的穩定性極限預測結果113
5 4淬硬鋼精密切削的穩定性極限預測條件113
5 4 1不同刀尖圓弧半徑的三維穩定性極限預測113
5 4 2不同進給量的三維穩定性極限預測115
5 5多參數的穩定性極限預測結果分析116
5 5 1硬態切削加工中的穩定性極限預測結果影響因素分析116
5 5 2振動抑制措施的討論117
第6章穩定性極限預測的實驗考證及切削振動分析118
6 1淬硬鋼精密切削穩定性研究實驗切削條件118
6 2穩定性極限預測的單切削參數法實驗考證119
6 2 1單切削參數法實驗驗證參數選擇119
6 2 2穩定性極限預測的單切削參數法實驗考證結果120
6 2 3非顫振狀態與切削顫振的加工表面形貌120
6 3穩定性極限預測的變背吃刀量法實驗考證121
6 3 1變背吃刀量法實驗原理121
6 3 2穩定性極限預測的背吃刀量法實驗考證結果122
6 3 3變背吃刀量法非顫振向切削顫振狀態轉變的加工表面形貌123
6 4切削振動信號及其譜陣分析124
6 4 1空載狀態到切削穩定狀態過渡過程的刀具振動信號特徵124
6 4 2平穩切削狀態與切削顫振狀態的切削振動信號特徵126
6 4 3動態切削力與振動信號的相關特性分析128
第7章精密硬態切削加工表面粗糙度與塑性側流研究130
7 1淬硬鋼切削加工表麵塑性側流的形成機理研究130
7 1 1淬硬鋼切削加工表麵塑性側流三維有限元仿真130
7 1 2表麵塑性側流形成過程模型與形成機理134
7 2加工表麵塑性側流程度評判標準的建立134
7 3淬硬鋼切削加工表面側流數學模型135
7 3 1塑性側流凸峰高度數學模型的建立135
7 3 2圓弧刃與直線刃組合的車削表面殘留高度幾何數學模型
建立137
7 3 3考慮塑性側流影響的切削加工表面粗糙度數學模型建立138
7 3 4塑性側流凸峰高度及其影響下的表面粗糙度數學模型的
討論138
7 4表麵塑性側流與表面粗糙度的硬態切削實驗研究138
7 4 1實驗條件138
7 4 2刀尖圓弧半徑對表麵塑性側流的影響139
7 4 3進給量對表麵塑性側流的影響141
7 4 4精密硬態切削加工表面粗糙度的正交實驗最佳化143
第8章精密硬態切削的多元非線性回歸模型與綜合最佳化146
8 1精密硬態切削過程的多目標最佳化實驗設計146
8 2精密硬態切削過程的多元非線性回歸綜合模型147
8 2 1表面粗糙度建模147
8 2 2刀具切削行程建模148
8 2 3刀具徑向振動建模150
8 4精密硬態切削過程的多目標最佳化151
8 5最佳化結果的實驗驗證152
參考文獻153
第1章緒論1
1 1引言1
1 2淬硬鋼精密車削的優點2
1 3硬態切削機理的國內外研究現狀3
1 3 1鋸齒形切屑形成機理4
1 3 2硬態切削表面完整性的研究5
1 3 3切削過程有限元模擬技術國內外研究現狀8
1 4車削加工穩定性極限預測的研究現狀9
第2章高速切削技術和硬態切削技術概述13
2 1高速切削技術13
2 1 1概念13
2 1 2理論基礎及特點16
2 1 3高速切削加工的結構體系19
2 1 4相關技術及其發展現狀19
2 2硬態切削技術34
2 2 1硬態切削的概念34
2 2 2硬態切削技術的特點35
2 2 3高速硬態切削對刀具的要求36
2 2 4硬態車削的套用與展望40
第3章工具機顫振的基本理論41
3 1自激振動的基本概念及特點42
3 1 1相平面、平衡點、極限環及其穩定性42
3 1 2自激振動的特點45
3 2速度反饋引起的切削顫振47
3 2 1切削過程中的速度反饋機理48
3 2 2速度反饋所形成的負阻尼49
3 2 3自激振動的能量機理50
3 2 4能量平衡與振幅穩定性52
3 2 5顫振的閾限53
3 3位移延時反饋引起的切削顫振54
3 3 1位移反饋、負剛度與靜態不穩定性54
3 3 2位移的延時反饋58
3 3 3金屬切削過程中的再生顫振60
3 4模態耦合引起的切削顫振68
3 4 1模態耦合與模態耦合系統的穩定性68
3 4 2金屬切削中的模態耦合自激振動71
第4章淬硬鋼高速精密切削加工切屑形成特徵研究76
4 1淬硬鋼GCr15切屑形成的切削實驗條件77
4 2精密切削淬硬鋼GCr15的鋸齒形切屑微觀觀察77
4 2 1鋸齒形切屑齒頂端面微觀形貌77
4 2 2鋸齒形切屑底端面微觀形貌77
4 2 3鋸齒形切屑橫斷面微觀觀察78
4 2 4鋸齒形切屑斷裂面微觀形貌79
4 3淬硬鋼精密切削過程絕熱剪下行為的有限元模擬與分析80
4 3 1淬硬鋼精密切削過程二維有限元模型的建立80
4 3 2鋸齒形切屑形成過程的有限元模擬結果82
4 4鋸齒形切屑形成過程模型86
4 5精密切削淬硬鋼GCr15的切屑形態研究86
4 5 1不同切削速度對切屑形態的影響87
4 5 2不同背吃刀量對切屑形態的影響89
4 5 3不同進給量對切屑形態的影響91
4 5 4帶狀切屑向鋸齒形切屑轉變的界限92
第5章硬態切削加工系統穩定性極限預測94
5 1再生型淬硬鋼精密切削系統動力學分析94
5 1 1淬硬鋼的再生型圓弧刃精密切削顫振系統動力學模型94
5 1 2再生型圓弧刃精密切削系統動力學模型的建立96
5 1 3淬硬鋼精密切削系統穩定性極限分析96
5 2穩定性極限的數值仿真方法與動力學參數影響分析99
5 2 1硬態切削系統穩定性極限的數值仿真方法99
5 2 2切削系統動力學參數對穩定性極限的影響100
5 3淬硬鋼精密切削系統動力學參數的測量102
5 3 1系統阻尼比的測量103
5 3 2剛度係數k的測量104
5 3 3系統固有頻率的測量105
5 3 4切削剛度係數kc的識別106
5 3 5方向係數u的識別112
5 3 6淬硬鋼精密切削的穩定性極限預測結果113
5 4淬硬鋼精密切削的穩定性極限預測條件113
5 4 1不同刀尖圓弧半徑的三維穩定性極限預測113
5 4 2不同進給量的三維穩定性極限預測115
5 5多參數的穩定性極限預測結果分析116
5 5 1硬態切削加工中的穩定性極限預測結果影響因素分析116
5 5 2振動抑制措施的討論117
第6章穩定性極限預測的實驗考證及切削振動分析118
6 1淬硬鋼精密切削穩定性研究實驗切削條件118
6 2穩定性極限預測的單切削參數法實驗考證119
6 2 1單切削參數法實驗驗證參數選擇119
6 2 2穩定性極限預測的單切削參數法實驗考證結果120
6 2 3非顫振狀態與切削顫振的加工表面形貌120
6 3穩定性極限預測的變背吃刀量法實驗考證121
6 3 1變背吃刀量法實驗原理121
6 3 2穩定性極限預測的背吃刀量法實驗考證結果122
6 3 3變背吃刀量法非顫振向切削顫振狀態轉變的加工表面形貌123
6 4切削振動信號及其譜陣分析124
6 4 1空載狀態到切削穩定狀態過渡過程的刀具振動信號特徵124
6 4 2平穩切削狀態與切削顫振狀態的切削振動信號特徵126
6 4 3動態切削力與振動信號的相關特性分析128
第7章精密硬態切削加工表面粗糙度與塑性側流研究130
7 1淬硬鋼切削加工表麵塑性側流的形成機理研究130
7 1 1淬硬鋼切削加工表麵塑性側流三維有限元仿真130
7 1 2表麵塑性側流形成過程模型與形成機理134
7 2加工表麵塑性側流程度評判標準的建立134
7 3淬硬鋼切削加工表面側流數學模型135
7 3 1塑性側流凸峰高度數學模型的建立135
7 3 2圓弧刃與直線刃組合的車削表面殘留高度幾何數學模型
建立137
7 3 3考慮塑性側流影響的切削加工表面粗糙度數學模型建立138
7 3 4塑性側流凸峰高度及其影響下的表面粗糙度數學模型的
討論138
7 4表麵塑性側流與表面粗糙度的硬態切削實驗研究138
7 4 1實驗條件138
7 4 2刀尖圓弧半徑對表麵塑性側流的影響139
7 4 3進給量對表麵塑性側流的影響141
7 4 4精密硬態切削加工表面粗糙度的正交實驗最佳化143
第8章精密硬態切削的多元非線性回歸模型與綜合最佳化146
8 1精密硬態切削過程的多目標最佳化實驗設計146
8 2精密硬態切削過程的多元非線性回歸綜合模型147
8 2 1表面粗糙度建模147
8 2 2刀具切削行程建模148
8 2 3刀具徑向振動建模150
8 4精密硬態切削過程的多目標最佳化151
8 5最佳化結果的實驗驗證152
參考文獻153
序言
淬硬鋼是典型的耐磨和難加工材料，淬硬鋼工件的粗加工是在淬火前進行的，淬火後再進行磨削精加工。但磨削加工效率低、砂輪及磨削液消耗量大、成本高且切削廢液污染程度嚴重，隨著PCBN刀具技術的發展和高性能加工工具機系統的套用，硬態切削作為淬硬鋼最終精加工方法已經成為了現實。淬硬鋼的以車代磨是一種有利於環境保護的清潔生產工藝和綠色製造技術，與傳統的磨削加工工藝相比，淬硬鋼切削加工具有較高的加工柔性和加工效率，可以避免污染和節省能源，還能夠獲得與磨削相當甚至超過磨削的加工表面質量。目前，對於硬態切削加工還有許多特殊的切削規律需要探索。
本書針對PCBN刀具精密車削加工淬硬鋼這一研究課題，著重進行了以下幾方面的研究：淬硬鋼高速精密切削加工切屑形成特徵研究、多參數的精密硬態車削過程穩定性極限預測及切削振動分析、精密硬態切削加工表麵塑性側流研究和精密硬態切削的多元非線性回歸模型與綜合最佳化。
本書的主要內容是作者在哈爾濱理工大學讀博期間在導師劉獻禮教授精心指導下完成的，字裡行間都傾注了導師的關懷與心血。劉獻禮教授嚴謹的治學態度，精深的學術造詣，巨細入微、求實的工作作風和光明磊落的胸懷使我深受教益和薰陶。嚴復鋼高級工程師、李玉甫高級實驗師，文東輝、王宇、陳濤，王義文、岳彩旭、翟元盛、胡景姝、何耿煌、姬生圓、趙興法、趙忠陽、王艷鑫、丁雲鵬、馬晶等同志作了大量前期工作，佳木斯大學王玉爍、孔令國作了部分後續補充工作，在這裡向他們致以衷心的感謝和崇高的敬意。
本書得到了國家自然科學基金項目（51175227）、黑龍江省高校青年學術骨幹支持計畫項目（1252G057）的資助。由於時間倉促，作者學識水平及實驗條件有限，書中疏漏之處難免，敬請專家、讀者不吝批評指正。
陳光軍
2014年8月
本書針對PCBN刀具精密車削加工淬硬鋼這一研究課題，著重進行了以下幾方面的研究：淬硬鋼高速精密切削加工切屑形成特徵研究、多參數的精密硬態車削過程穩定性極限預測及切削振動分析、精密硬態切削加工表麵塑性側流研究和精密硬態切削的多元非線性回歸模型與綜合最佳化。
本書的主要內容是作者在哈爾濱理工大學讀博期間在導師劉獻禮教授精心指導下完成的，字裡行間都傾注了導師的關懷與心血。劉獻禮教授嚴謹的治學態度，精深的學術造詣，巨細入微、求實的工作作風和光明磊落的胸懷使我深受教益和薰陶。嚴復鋼高級工程師、李玉甫高級實驗師，文東輝、王宇、陳濤，王義文、岳彩旭、翟元盛、胡景姝、何耿煌、姬生圓、趙興法、趙忠陽、王艷鑫、丁雲鵬、馬晶等同志作了大量前期工作，佳木斯大學王玉爍、孔令國作了部分後續補充工作，在這裡向他們致以衷心的感謝和崇高的敬意。
本書得到了國家自然科學基金項目（51175227）、黑龍江省高校青年學術骨幹支持計畫項目（1252G057）的資助。由於時間倉促，作者學識水平及實驗條件有限，書中疏漏之處難免，敬請專家、讀者不吝批評指正。
陳光軍
2014年8月
