ea4t车轴深孔钻削切屑形态及刀具磨损的研究

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1、图书分类号TB5密级非密注1UDC_______________________________________________________________________________博士学位论文EA4T车轴深孔钻削切屑形态及刀具磨损的研究黄晓斌指导教师（姓名、职称）沈兴全教授申请学位级别工学博士专业名称机械设计及理论论文提交日期________年______月______日论文答辩日期________年______月______日学位授予日期________年______月______日论文评阅人________

2、__________________________________________________答辩委员会主席_______________________年月日注1：注明《国际十进分类法UDC》的分类号万方数据Ph.D.DissertationChipMorphologyandToolWearinDeep-holeDrillingfortheEA4TrailwayaxleBy:HuangXiaobinSupervisor:ProfessorShenXingquanNorthUniversityofChinaMay,2

3、015万方数据中北大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：日期：关于学位论文使用权的说明本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许

4、学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容（保密学位论文在解密后遵守此规定）。签名：日期：导师签名：日期：IV万方数据中北大学学位论文EA4T车轴深孔钻削切屑形态及刀具磨损的研究摘要EA4T因具有较高的强度、韧性和抗疲劳强度，是高速空心车轴广泛采用的一种材料。目前高铁、地铁和动车组等高速列车在我国及全球范围蓬勃发展，对高品质空心车轴的需求剧增。空心车轴深孔加工的质量和效率很大程度上决定了车轴的生产效率和加工成本。EA4T的高效深孔钻削技术及相关钻削理论的研

5、究受到了业界足够地重视。本文以TiN涂层硬质合金BTA深孔钻钻削EA4T车轴工艺为研究对象，从深孔钻削模型及钻削力、深孔切屑形态学及刀具磨损等方面开展相关研究，主要研究内容与结论如下：（1）深孔钻削模型及钻削力的研究。建立深孔BTA钻削模型，分析了考虑切削弯矩、刀具钝圆半径和刀具磨损等的正交钻削模型，进行了切削力及相关参量的理论计算。研究了错齿BTA钻的总体受力，根据静力学平衡原理，结合微刃力学分析切削模型，建立了考虑工件材料耦合刀具结构、切削用量及刀具磨损等多参量影响的钻削力及转矩的基本方程，并进行了仿真及试验研究。（2

6、）深孔切屑形态学的研究。为了构建深孔切屑形态学的基本评价指标体系，反映深孔切屑的形态特征、变形特征和断屑特征。本文通过EA4T、40CrMoA深孔钻削试验，研究钻削条件对深孔切屑形态的影响规律；用切屑宽度、切屑长度及曲率半径等指标，可准确区分切屑的来源；用切屑压缩比、切屑断屑率、切屑的容屑系数和切屑曲率半径等指标定量的评价切屑形态与钻削条件的基本规律，初步建立了深孔切屑形态学的基本评价指标体系。推导了切屑压缩率、切屑断屑率、切屑容屑系数和切屑曲率半径等与切削用量之间的关系。依据最大应变理论，研究了切屑折断的条件，建立了基于

7、深孔切屑形态评价指标的断屑条件。最后依据切屑断屑率指标提出EA4T深孔加工的最佳钻削条件。分析了影响断屑的因素，阐述了深孔钻削中切屑的控制方法，在工件材料和刀具参数一定的情况下，匹配合理的切削速度和进给量是保证理想切屑形态的关键因素。（3）BTA钻头磨损特征及磨损机理的研究。基于扩散理论和层剥理论，通过深孔钻削EA4T的刀具磨损试验，分析了错齿BTA钻和单齿BTA钻的磨损特征，研究V万方数据中北大学学位论文了错齿BTA钻三个刀齿的磨损形态特征及磨损机理。边齿、中间齿和中心齿的的磨损特征为：边齿后刀面以带状磨损和边界磨损为主

8、，前刀面以啃洼磨损为主要特征，刀具的失效以刀尖处涂层剥落、崩刃为主；中间齿的典型磨损特征是积屑瘤，粘结磨损突出；中心齿以边界磨损为主，特别是刀尖处由于存在零速切削出现剧烈的边界磨损，甚至出现碎裂、崩刃和脆断等刀具失效特征。对刀具前、后刀面的磨损部位用扫描电镜和能谱进行分析发现，中心齿、边齿和中间齿的前刀