4 车削试验 19

4。1 试验设备 19

4。2 试验方案 19

4。2 试验过程 21

5 初期磨损刀具车削温升与车削振动的相关性研究 22

5。1 不同车削参数对车削温度的影响 22

5。2 不同车削参数对车削振动的影响 26

5。3 车削温升与车削振动的相关性分析 32

6 结论与展望 54

6。1 结论 54

6。2 展望 54

参考文献 55

致谢 57

III

1 绪论

1。1 课题研究的目的和意义

车削加工就是在工件和刀具的共同作用下切除多余的工件材料得到相关尺寸产品的 一种加工方法。而工件和刀具之间会产生温升和振动是常见现象，但持续的温升和剧烈的 振动破坏了正常的车削过程，属于不利的车削现象，是由车削过程中的车削力和车削热引 起的。

首先，由于车床产生振动，工件加工表面质量变差，出现表面振纹[1]，因此加工表面 的粗糙度变大。若是出现了强烈的振动，车刀就会发生崩刃现象，从而致使车削加工没有 办法进行。与此同时，振动还会使车床和刀具磨损更加厉害，减少了车床及刀具的使用寿 命。另外，振动还会产生强烈的噪声，不利于操作者的工作情绪和身体健康，工作环境十 分恶劣。

其次，车削热产生的温升会引起工件的变形、影响工件的加工效率。更有车削高温会 使刀具材料软化，尤其是当刀具和工件间温度超过临界值时，就会导致已加工表面的氧化、 烧伤、残余拉应力以及裂纹等热损伤[2]，最终会降低零件的抗磨损性能和抗疲劳性能，导 致刀具强度变差，严重削弱刀具的车削性能，直接影响刀具的使用寿命，并对工件的加工 精度和表面质量等有很大影响[3]。

为了减轻车床的振动，降低车削温升，能有效控制车削过程，提高工件加工效率、表 面精度和表面质量，尽可能减轻刀具磨损程度，改善车间工作环境，提高操作者的工作热 情。因此，系统深入的研究初期磨损刀具车削温升与振动相关性的试验很有必要，是一件 非常有意义的试验探究。对于自身来说，试验研究不仅是将大学所学的专业知识运用到现 实生活中，而且在不断地试验探究和查阅资料的过程中极大地提高了我的动手能力、实践 创新能力以及逻辑思维能力，开拓了我的视野。

1。2 车削振动的国内外研究现状

1。3 车削温升的国内外研究现状

1。4 研究内容与研究方法

（1）研究内容

第 1 章：绪论（研究意义和目的、研究现状等）；

第 2 章：车削振动理论测试基础；

第 3 章：车削温度理论测试基础；

第 4 章：车削试验；

第 5 章：车削温升与车削振动的相关性研究；

第 6 章：结论与展望。

（2）研究方法 阅读文献了解车削振动产生的机理、原因、分类等；研读教材掌握时间序列或随机振

动时域特性统计的方法；了解加速度传感器、速度传感器等传感器的类型及作用，学会选 择传感器；阅读红外测温仪说明书，能熟练操作测温设备；建立可行的试验方案，搭建试

验系统，完成车削试验；建立初期磨损刀具振动时域信号均方根与车削温度信号温升均值 及车削参数之间的拟合公式，比较同一车削参数下温升拟合值与实测值的差异，并进行误 差分析，技术路线如图 1-2 所示。