論文作者：華中科技大學 / 李林文

指導教師： 李斌《研究領域：數(shù)控裝備技術、智能制造，網(wǎng)絡制造和智能控制技術、數(shù)控裝備動力學等領域）

Kornel F. Ehmann《研究領域：Micro/meso-scale manufacturing;precision engineering; machine tool dynamics and control; material removal processes; automation and robotics》

硬切削加工是一種以切代磨的高效精加工工藝，但是硬切削加工過程中在切削作用區(qū)域形成的惡劣熱力環(huán)境一直是嚴重影響刀具使用壽命和工件加工質(zhì)量的重要原因之一。其中造成這一問題的原因是切削作用區(qū)域的熱力耦合機理不清楚，而深入開展這一機理性研究的瓶頸問題和基本方法是切削作用區(qū)域的溫度及其分布的準確測量和高精度預測。上述問題也是當今高速、高精切削加工機理研究的熱點和前沿。

論文針對以上難題，以硬切削加工過程中切削作用區(qū)域（刀尖區(qū)域~1mm2）溫度分布的實驗測量方法和溫度場預測建模兩個方面的內(nèi)容作為研究對象。在實驗研究方面，采用了在PCBN刀具中無縫嵌入微尺度薄膜熱電偶陣列的方法，對切削作用區(qū)域的切削溫度及其分布進行了近距離的原位測量，解決了切削加工過程中切削溫度分布的高分辨率精確測量的難題。在建模研究方面，建立了一個改進并修正了的全熱力耦合正交切削模型，模型的預測結果得到了實驗數(shù)據(jù)的準確驗證，能用于切削作用區(qū)域溫度場及應力分布等切削參數(shù)的高精度準確預測。論文提出的實驗測量方法和溫度預測模型，是硬切削加工機理研究和切削溫度高精監(jiān)控的新方法。

論文的主要創(chuàng)新性工作有：

對現(xiàn)有正交切削模型的平行邊剪切理論進行了改進，基于現(xiàn)有實驗研究所觀察到的第二變形區(qū)存在的切屑流動滯留現(xiàn)象，首次提出了切屑沿前刀面非線性流動的數(shù)學模型；

改進了現(xiàn)有切削溫度預測模型的絕熱假設邊界，提出了一個更符合干切削加工條件的切削溫度預測模型；

實驗研究首次采用的無縫嵌入式微尺度薄膜熱電偶傳感器陣列，解決了切削溫度分布高分辨率、近距離原位測量的實驗測量難題，并通過實驗數(shù)據(jù)驗證了解析模型的預測準確性和有效性；

最后應用實驗測量和模型預測得到的熱力數(shù)據(jù)，對硬切削加工過程中發(fā)生在狹小切削作用區(qū)域的穩(wěn)態(tài)、動態(tài)熱力耦合行為開展了相應的研究，得出了一些有價值、有新意的機理性結論。