切削液对加工性能影响的试验研究

摘要

切削液的加工性能是指切削液在切削加工过程中所表现出来的效能，它与切削加工效果直接相关。这些效果包括加工质量、机床功率消耗、加工效率、切屑处理等几个方面。目前评价切削液加工性能的试验室方法还尚不成熟，仍不得不依靠实际的切削试验。本文对铣削和钻削加工中切削液的加工性能进行了研究，主要研究内容如下:
　　(1)从金属切削力学的基本几何和力学关系出发，对试验中参与切削部分的刀具进行微分离散，依据直角和斜角切削力学的基本几何关系和力学关系，推导了刀具前刀面摩擦力的计算公式。通过设定合理的切削用量，简化了刀具前刀面摩擦力模型中各输入参数的测量和计算，并在后续的试验中应用所建立的摩擦力模型对切削力进行分析。最后，通过对比分析笛卡尔坐标系下三方向切削力和前刀面摩擦力，验证了所建立的前刀面摩擦力模型的合理性和必要性。
　　(2)围绕着切削液加工性能评价这一核心问题，进行了45钢的数控铣削试验。分别从切削力、切屑变形和已加工表面粗糙度这三方面对切削液的加工性能进行了评价，并确定了水基切削液的关键参数对其加工性能的影响。
　　(3)进行了316奥氏体不锈钢和Fv520马氏体沉淀硬化不锈钢的数控铣削试验。针对不锈钢加工过程中产生的锯齿形切屑，应用锯齿化程度(Gs)来表征其变形程度，并作为切屑变形的评价指标。针对316不锈钢，讨论了切削液类型对切削力、切屑变形、表面粗糙度和刀具破损的影响，并确定了合理的切削用量范围;针对Fv520不锈钢，讨论了切削液类型对其切削加工性的影响，并分析了切屑形态与切削力、已加工表面粗糙度的对应关系。
　　(4)开展了油基切削液的钻削试验，分析了钻削用量对45钢、316不锈钢和Fv520不锈钢的钻削力和钻削扭矩的影响规律，并优选出适合加工典型钢材的切削液。进行了钻削刀具的寿命试验，并对比干切削，分析了钻削油在提高刀具寿命方面的作用。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题的背景及意义

1．2 金属切削过程与切削液概述

1．2．1 金属切削过程的润滑特点

1．2．2 切削液发展简介

1．2．3 切削液的性能与作用

1．2．4 切削液的应用行业

1．2．5 切削液的分类、命名

1．2．6 切削液的性能与评价

1．3 现有研究存在问题

1．3．1 冷却润滑条件方面

1．3．2 切削力研究方面

1．3．3 切屑变形方面

1．3．4 已加工表面质量方面

1．3．5 刀具寿命方面

1．4 本文主要研究内容

2 圆弧铣刀前刀面摩擦力建模

2．1 引言

2．2 约束条件与假设

2．2．1 约束条件

2．2．2 试验假设

2．3 前刀面摩擦力模型

2．3．1 微元切削力

2．3．2 前刀面摩擦力

2．4 本章小结

3 数控铣削45钢切削液加工性能试验研究

3．1 引言

3．2 试验过程

3．2．1 切削液

3．2．2 试验条件

3．2．3 测试方法及仪器

3．3 45钢数控铣削试验结果与分析

3．3．1 切削力分析

3．3．2 切屑变形分析

3．3．3 表面粗糙度分析

3．4 本章小结

4 数控铣削316不锈钢切削液加工性能试验研究

4．1 引言

4．2 试验研究

4．2．1 试验条件

4．2．2 切屑变形的评定及测量

4．2．3 测试仪器

4．3 316不锈钢铣削试验结果及讨论

4．3．1 切削力试验结果及讨论

4．3．2 切屑变形试验结果及讨论

4．3．3 表面粗糙度试验结果及讨论

4．3．4 刀具破损试验结果及讨论

4．4 切削液加工性能评价

4．5 本章小结

5 数控铣削Fv520不锈钢切削液加工性能试验研究

5．1 引言

5．2 试验研究

5．2．1 试验材料

5．2．2 金相试验制备

5．3 试验结果与分析

5．3．1 切削力分析

5．3．2 切屑变形分析

5．3．3 表面粗糙度分析

5．3．4 切屑形态与切削力、已加工表面粗糙度对应关系分析

5．4 本章小结

6 油基切削液数控钻削加工性能试验研究

6．1 引言

6．2 试验过程

6．2．1 切削液

6．2．2 试验条件

6．2．3 测试方法及仪器

6．3 数据处理

6．3．1 数据格式转换

6．3．2 归零和漂移处理

6．3．3 数据信息提取

6．3．4 数据处理与整理

6．4 钻削试验结果与分析

6．4．1 45钢钻削试验分析

6．4．2 316不锈钢钻削试验分析

6．4．3 Fv520不锈钢钻削试验分析

6．5 刀具寿命试验结果与分析

6．6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢