基于分形理论的车铣加工表面纹理的研究

论文摘要

车铣技术是近年来机械加工领域研究的热点之一,也是高速切削发展的一个主要方向。其已加工表面质量的研究是该方向研究的关键问题之一,而表面纹理又是表面质量的重要组成部分之一,其纹理特征对零件的使用性能有着重要的影响。车铣加工表面纹理的相关研究工作在国内还很少报道,因此,研究车铣加工切削参数与表面纹理的关系,有积极的现实意义。对切削加工表面纹理按纹理图案进行了归纳和分类,分析了车铣加工表面纹理形成机理,得出车铣加工工件表面纹理应从表面粗糙度和轴截面构造函数两部分来研究。通过对轴向车铣、正交车铣、切向车铣加工工件表面纹理分析,建立了N=1(N为:铣刀围绕工件完成一次封闭曲线的公转圈数)和N=2,3,4四种情况下车铣表面纹理数学模型。在车铣加工工件表面纹理建模的基础上,用MATLAB软件对车铣加工表面纹理进行仿真,研究了铣刀转速,工件转速,轴向进给量,铣刀齿数,铣刀切削刃长度等切削参数对车铣加工工件表面纹理的影响。采用分形方法对车铣加工表面纹理进行了研究,在Mazak车铣加工中心上试切了两组切向车铣加工表面试样,对试样表面信息进行了采集。用分形方法中的盒维数法,尺码法,均方根法分别对其表面求分形维数,最后分析了分形维数与表面纹理之间的关系,得到分形维数可以表述工件表面纹理信息,维数越大,工件表面纹理高度越低,表面纹理间距越小。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 车铣技术研究国内外现状
• 1.2.1 车铣技术国外研究现状
• 1.2.2 车铣技术国内研究现状
• 1.3 车铣技术加工方式及特点
• 1.3.1 车铣技术三种主要加工方式
• 1.3.2 车铣技术加工特点
• 1.4 本文研究的目标及内容
• 第2章 表面纹理的分类及研究方法
• 2.1 表面纹理的研究现状
• 2.1.1 机械加工中表面纹理的研究
• 2.1.2 表面纹理在摩擦学效应中的研究
• 2.1.3 表面纹理研究方法的研究
• 2.2 表面纹理的分类
• 2.3 表面纹理的研究方法
• 2.3.1 基于统计的纹理分析方法
• 2.3.2 基于模型的纹理分析方法
• 2.3.3 基于结构的纹理分析方法
• 2.3.4 基于空间/频率域联合纹理分析法
• 2.4 本章小结
• 第3章 车铣加工表面纹理的建模
• 3.1 轴向车铣表面纹理建模
• 3.1.1 表面粗糙度的建模
• 3.1.2 轴向车铣构造函数的建模
• 3.2 正交车铣表面纹理建模
• 3.2.1 表面粗糙度的建模
• 3.2.2 正交车铣构造函数的建模
• 3.3 切向车铣表面纹理的建模
• 3.3.1 表面粗糙度的建模
• 3.3.2 切向车铣构造函数的建模
• 3.4 本章小结
• 第4章 车铣加工表面纹理的仿真
• 4.1 轴向车铣加工表面纹理的仿真
• 4.1.1 N= 1 时，切削参数对表面纹理的影响
• 4.1.2 N =2 时，影响表面纹理形状的因素
• 4.1.3 N =3 时，影响表面纹理形状的因素
• 4.1.4 N ≥4 时，影响表面纹理形状的因素
• 4.2 正交车铣加工表面纹理的仿真
• 4.2.1 N= 1 时，切削参数对表面纹理的影响
• 4.2.2 N =2 时，切削参数对表面纹理的影响
• 4.2.3 N =3 时，切削参数对表面纹理的影响
• 4.2.4 N ≥4 时，切削参数对表面纹理的影响
• 4.3 切向车铣加工表面纹理的仿真
• 4.3.1 N= 1 时，转速比对切向车铣表面纹理的影响
• 4.3.2 N= 1 时，齿数对切向车铣表面纹理的影响
• 4.4 本章小结
• 第5章 车铣加工表面分形特征的研究
• 5.1 分形的定义及分维
• 5.1.1 分形的定义
• 5.1.2 分维的定义
• 5.2 分维的计算方法
• 5.3 粗糙表面的分形特征
• 5.4 车铣加工工件试件的制作
• 5.4.1 实验设备与材料
• 5.4.2 切削参数与试验结果
• 5.5 车铣已加工工件分维的提取及分维与表面纹理的关系
• 5.5.1 TR200 手持式粗糙度仪介绍.
• 5.5.2 车铣加工工件表面信息的采集
• 5.5.3 车铣加工工件表面分形维数的提取
• 5.5.4 车铣已加工工件分形维数与表面纹理之间的关系
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果
• 致谢