基于材料微細結(jié)構(gòu)微細銑削加工機理的研究.pdf

1、隨著全球經(jīng)濟的高速發(fā)展，許多行業(yè)對高精密微型零部件的需求量大幅度增加，這些行業(yè)主要包括：航空航天、生物醫(yī)學、微電子、環(huán)境、通信和汽車等。零部件的微型化發(fā)展使得微系統(tǒng)能夠提高人類的衛(wèi)生保健水平、生活質(zhì)量并且促進經(jīng)濟的高速發(fā)展，微加工技術(shù)的發(fā)展使得人們能夠在計算機芯片和形狀記憶合金‘血管支架'上加工出微型通道，在燃料電池上加工出流體碳纖維通道，能夠制造出微型傳動裝置、傳感器、醫(yī)療設備等。
　　 因此，許多科研人員注意到機械零部件的微

2、型化發(fā)展是促進眾多領(lǐng)域未來科技進步的重要條件。與傳統(tǒng)機械零部件相比較而言微型零部件的功耗更低，熱傳導率更高，因為其表面體積比非常大。為了制造這些微型零部件，我們使用機械加工的方法能夠很好的去除工件材料，從而制造出復雜的三維結(jié)構(gòu)，并且這種方法適合于各種各樣的工程材料?？蒲腥藛T對微細銑削加工機理的研究起源于將宏觀銑削中的理論運用到微觀領(lǐng)域中去，但是通過上述方法來研究微細銑削的加工機理面臨一定的局限性和挑戰(zhàn)，并且通過簡單的比例放縮這種方法并不

3、能對微細銑削中的許多現(xiàn)象進行建模分析。因此，我們有必要對微細銑削的加工機理進行深入研究。
　　 微細銑削加工機理的研究大致包括如下內(nèi)容：最小切削厚度、切屑形態(tài)、微銑削力、銑削溫度、工件材料的微量加工性、刀具變形、表面粗糙度與銑削穩(wěn)定性、毛刺、積屑瘤、刀具磨損以及有限元或者分子動力學模擬仿真等。全世界有許多科研工作者對上述領(lǐng)域進行了研究并取得了一定的成果，但是仍然沒有搭建起微細銑削領(lǐng)域的理論框架，本文作者以鋼鐵材料40Cr為研究對

4、象，通過有限元模擬仿真形象地再現(xiàn)銑削工藝中切屑的形成過程、工件表面殘余應力和溫度場的分布狀況等。有限元模擬結(jié)果能夠為后續(xù)實驗方案的設計與研究提供依據(jù)，而本文最終通過理論推導來揭示微細銑削工藝中最小切削厚度效應、表面質(zhì)量、微銑削力等相關(guān)機理，使人們對微細銑削的加工機理有一個深入的理解。
　　 文章第一段闡述了國內(nèi)外微型機械的發(fā)展現(xiàn)狀，從而自然而然的總結(jié)了微細切削加工技術(shù)和機理的研究狀況，作者結(jié)合實驗室和本人的實際情況提出相應的研究

5、思路，并給出了論文的研究意義、方法、主要內(nèi)容和總體框架。
　　 第二章基于相關(guān)的金屬微細銑削原理和切削仿真現(xiàn)狀，建立銑削的2D熱～力耦合有限元模型。另外，該章詳細講解了有限元建模過程和軟件的設置細節(jié)，根據(jù)相關(guān)的動力學和材料本構(gòu)模型參數(shù)，成功地模擬出正交切削過程中切屑形成過程。
　　 第三章通過金相實驗來獲得40Cr這種低碳合金鋼的微細結(jié)構(gòu)及其特征尺寸，依據(jù)前面有限元仿真結(jié)果和本文的研究內(nèi)容進行微細銑削實驗方案的設計與研究