孙涛博士答辩公告

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孙涛博士答辩公告

发布时间:2017-12-18浏览次数:941作者:来源:机电学院供图:审核:

答辩博士：孙涛

指导教师：傅玉灿教授

论文题目：损伤容限型钛合金正交车铣加工的基础研究

答辩委员会：

主席：李迎教授/博导南京理工大学

委员：谭业发教授/博导中国人民解放军陆军工程大学

徐九华教授/博导南京航空航天大学

傅玉灿教授/博导南京航空航天大学

曲宁松教授/博导南京航空航天大学

李亮教授/博导南京航空航天大学

苏宏华教授/博导南京航空航天大学

秘书：张全利讲师/博士南京航空航天大学

答辩时间：2017年12月21日8:00-12:00

地点：南航明故宫校区15#-B327

学位论文简介：

提出了采用正交车铣加工损伤容限型钛合金的研究构想。在理论层面，通过对正交车铣宏观和微观形貌的综合判断，为明确正交车铣加工表面形貌和提高加工精度提供了切削参数优化的理论依据；基于NX 8.5软件提出了一种正交车铣切屑形状的仿真方法，提出了正交车铣三种切屑形状的判断方法，建立了三种切屑形状的数学模型，并以此建立了正交车铣切削力数学模型和仿真算法，从减小切削力和切削冲击、提高刀具耐用度的角度提供了正交车铣切削参数优化的理论依据；提出了一种基于欧拉法的完全离散算法求解和绘制正交车铣加工的稳定性图，为避免颤振、提高刀具耐用度和加工表面质量，提供了正交车铣切削参数优化的理论依据。在试验层面，通过开展TC21损伤容限型钛合金正交车铣加工试验研究，论证了正交车铣可以有效地改善TC21的切削加工性，为建立TC21车铣加工工艺规范、为以TC21为代表的难加工材料的切削加工提供了新的技术方案。

主要研究工作包括：

（1）正交车铣加工表面形貌的研究。确定了偏心量、铣刀轴向进给量、转速比和齿数的选定规则。通过正交车铣加工表面的横截面图形构造函数，建立了正交车铣加工表面宏观形貌的曲线轮廓解析模型，确定了宏观形貌的仿真算法，分析了切削参数对宏观形貌的影响规律。在建立刀具坐标系下刀刃的解析模型以及工件坐标系下工件、刀刃的解析模型的基础上，确定了微观形貌的仿真算法，进行了试验验证和仿真分析，预测了正交车铣微观形貌和加工表面粗糙度的变化。该研究内容在保证合理表面形貌和表面粗糙度的前提下，为正交车铣切削参数的优选提供了理论依据和指导。

（2）正交车铣切削层几何形状仿真与建模的研究。根据正交车铣的运动规律，结合NX 8.5软件提出了正交车铣切削层几何形状的仿真方法，并进行了试验验证和仿真分析。根据刀具底刃的位置，提出了正交车铣不同切削层几何形状类型的判断方法。根据正交车铣不同类型切削层几何形状的形成过程，建立了相应切削层几何形状的解析模型。该研究内容为正交车铣切削层几何形状的变化提供了定量分析依据，为正交车铣切削力的仿真提供了理论基础。

（3）正交车铣切削力及加工稳定性仿真与分析。基于正交车铣切削层几何形状的解析模型，建立了正交车铣切削力解析模型，对正交车铣切削力进行了仿真和验证，分析了切削参数对正交车铣切削力的影响规律。基于再生颤振理论，建立了正交车铣动态切削力解析建模，采用完全离散法进行了正交车铣颤振稳定性建模与仿真，绘制了正交车铣加工过程的稳定性叶瓣图，分析了轴向进给量对正交车铣加工稳定性的影响。该研究内容从降低切削力和切削力波动、提高刀具耐用度的角度出发，优选了正交车铣切削参数。

（4）TC21损伤容限型钛合金正交车铣的切削加工性研究。通过刀具磨损试验，确定了TC21正交车铣的优化参数。通过扫描电镜和能谱分析的手段，分析了正交车铣刀具的磨损机理。从刀具耐用度、加工效率和加工表面完整性三方面，对TC21车削和正交车铣的结果进行了对比和分析，探讨TC21正交车铣的切削加工性。研究表明：与车削TC21相比，在使用相同刀具以及高于车削的材料去除率的情况下，采用正交车铣的加工方式，刀具耐用度仍明显高于车削，且可获得优于车削的表层质量。该研究内容分析和验证了正交车铣在以TC21为代表的高强韧性难加工材料上的加工优势。

主要创新点如下：

（1）提出从正交车铣宏观和微观形貌两个方面对正交车铣加工表面形貌进行综合判断的仿真方法，全面预测了正交车铣表面形貌和粗糙度的变化规律，为明确正交车铣加工表面形貌、提高加工精度提供了切削参数优化的理论依据。

（2）基于NX 8.5软件提出了一种过程简单、仿真时间短和仿真效果好的正交车铣切削层几何形状的仿真方法，提出了正交车铣三种切削层几何形状的判断方法，建立了其解析模型，并以此建立了正交车铣切削力解析模型和仿真算法，全面预测了切削力的变化规律，从减小切削力和切削冲击、提高刀具耐用度的角度提供了正交车铣切削参数优化的理论依据。

（3）提出了一种基于欧拉法的完全离散算法求解和绘制正交车铣加工的稳定性图，解决了解析法不适用于正交车铣加工的实际情况、时域法和半离散算法的计算效率低下以及全离散算法的离散化不彻底性的问题，与解析法相比具有运算精度高，与时域法、半离散算法和全离散算法相比具有迭代方程简单和运算效率高的特点，为避免颤振、提高刀具耐用度和加工表面质量，提供了正交车铣切削参数优化的理论依据。

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