基于二维元胞自动机的温度场模型的分析

铣刀片在切削过程中受到周期性的热冲击，切削热产生恶劣的温度场对刀片造成破损，温度场在铣刀片切削过程中呈现出非常复杂的变化，研究切削热和切削温度的产生和变化规律是揭示刀具破损磨损产生机理的重要手段。利用有限差分法结合切削温度试验和利用元胞自动机理论对铣刀片温度场进行研究，可以建立二维波形刃铣刀片温度场算法系统，得出切削中各点的温度场，为刀片槽型重构奠定基础。     

基于2D元胞自动机的铣刀片温度场评价准则研究

切削热是铣刀片磨损和破损产生的重要原因,研究切削热和切削温度的产生和变化规律是揭示刀具破损磨损的产生机理的重要手段.针对这一问题,采用元胞自动机思想,建立以元胞自动机理论为基础的2D铣刀片的温度场模型,研究铣刀片在切削过程中的评价准则,解决其他技术无法评价温度场优劣的问题.     

三维复杂槽型铣刀片应力场的有限元分析

为提高铣刀的使用寿命，对波形刃铣刀片的应力场进行了有限元分析。通过铣削力实验，对不同切削参数下的波形刃铣刀片的铣削力进行动态采集，利用UC中的建模模块进行了波形刃铣刀片实体建模，根据切削力实验结果给出了边界条件，在波形刃铣刀片有限元模型上进行载荷加载，利用UG有限元分析模块，获得了波形刃铣刀片切削过程中切入、切出的瞬时应力场云图，显示了切削中铣刀片应力场的变化规律。结果显示：波形刃铣刀片的应力主要分布在主切削刃上，产生磨损，与实际情况完全吻合，为铣刀片优化设计提供了依据。     

热管铣刀散热基本结构的优化

为提高热管铣刀的散热效果,借鉴以往热管刀具散热结构的研究成果,建立热管铣刀散热基本结构,然后对该结构进行刀具散热性能的优化.通过铣削测温实验评价各种结构的优劣,获得热管铣刀的散热优化结构.基于该优化结构设计并制造出散热性能优良的热管铣刀,并通过切削测温实验验证该优化结构的有效性.切削区温度场反求的结果表明:经散热基本结构优化的热管铣刀,其散热性能有效提高;在某工艺条件下,相比普通铣刀,热管铣刀切削区的温降达35℃以上.     

切屑数值模拟研究之中碳钢的高速加工

通过建立的正交切削有限元模型,采用Cockroft-Latham切屑断裂标准作为工件材料失效准则对45号钢高速加工过程进行了数值模拟,得到了崩碎状切屑的形成过程。并对切削过程中获得的切削力曲线及切削温度场分布进行了分析。加工过程中由于崩碎状切屑的不断产生导致切削力及切削温度产生较大的波动。数值模拟结果为进一步研究45号钢高速加工切削机理及切削参数优化、刀具几何尺寸的设计提供了基础。     

基于元胞自动机的铣刀片温度场算法的研究

使用二维元胞自动机模拟机械制造过程中重要部件铣刀片产生的温度场,通过模拟的温度场变化实现对该部件的可靠性监测,建立的模型通过对收集到的数据信息进行处理、抽象、近似,有效地与实际温度场变化进行拟合,从而实现高效而稳定的监测,避免热冲击带来损伤的进一步破坏;同时能够通过判断热冲击位置,为铣刀结构的进一步优化提供数据支持.     

多应力下铣刀的加速退化数据分析

工业实际应用中,铣刀常用于铣床对工件进行铣削加工.铣刀在工作过程中常受铣削条件或环境因素的影响,从而导致刀面发生磨损,影响其切削性能.本文选取刀面磨损量为铣刀的退化特征量,采用Gamma过程来描述铣刀的退化过程,建立了不同切削材料下受切削深度和走刀量影响的铣刀磨损的多应力退化模型;利用传统的多应力加速退化模型来描述切削深度和走刀量对退化的影响,利用极大似然估计方法估计出模型参数,进而比较了不同切削材料下双应力对退化过程的影响.     

铣刀片温度场模糊综合评判

应用模糊数学理论,建立了模糊综合评判模型,综合考虑影响铣刀片三维温度场的多种因素,对平刀片和波形刃两种铣刀片的温度场进行了综合评价,以确定温度场优劣,为铣刀片三维复杂槽型的重构提供依据。     

二维正交金属切削温度分布计算机仿真理论分析

本文作为金属切削计算机仿真的一部分,讨论了二维正交切削中切削热的产生与传出特点,研究了包含工件、刀具和切屑的系统温度分布,并推导了基于有限元法的稳态切削温度场刚度矩阵方程式。     

“S”形试件间歇性切削温度场建模与分析

切削温度场分析是"S"形试件切削热变形分析的基础。该文基于接触面瞬时相等原理建立了切削区域热量分配模型。结合热源法、热量分配模型和温度实验结果,提出并建立了"S"形试件完整的间歇性切削温度场模型。通过热力耦合仿真实现了"S"形试件切削温度场预测,给出了切削温度载荷和冷却液施加方法,以及强制对流系数计算方法。在Parpas-PM20五轴数控加工中心上设计并搭建了基于热电偶法的"S"形试件加工过程温度场实验平台。切削热有限元仿真与实验研究结果验证了切削温度场分析方法和切削温度场预测结果的准确性。     

球头铣刀加工钛合金零件的铣削力特性

在钛合金的铣削加工过程中,切削力特性将对零件的最终加工质量有重要的影响.对用球头铣刀铣削钛合金工件的切削力特性进行研究.首先建立了用球头铣刀对Ti-6Al-4V铣削加工的切削力数学模型,并通过编写程序求解得出了瞬时切削力及其变化规律;其次建立了球头铣刀对Ti-6Al-4V铣削加工的有限元仿真分析模型,获得了铣削过程中铣削区域的应力场、温度场等;最后设计并完成了切削力测试实验,将得到的实验数据进行了正交分析.结果表明切削参数对平均铣削力影响程度大小的顺序为:轴向切深、每齿进给量、径向切深和主轴转速.     

高速铣削高强高硬钢加工表面残余应力研究

研究高速铣削高强高硬钢时,铣削参数与加工表面残余应力的关系.进行了高速铣削高强高硬钢时的切削温度、切削力实验研究,分析了切削参数对平均切削温度、平均切削力的影响规律,分析了切削力、切削热以及由其引起的微观组织变化对加工表面残余应力的影响.结果表明,高速铣削高强高硬钢时,加工表面产生明显的残余应力.在所选用切削参数范围内,皆产生残余压应力;切削力以及切削热引起的金相组织变化是产生残余压应力的主要原因;在所选用的切削范围内,随着切削速度的增加,加工残余压应力增大,残余应力的影响深度增大.     

基于3D模型的螺纹铣削加工仿真有限元分析

螺纹铣削作为一种先进的螺纹加工方法,研究其加工过程中切削力和切削温度的变化规律对提高刀具使用寿命及被加工表面质量具有重要的现实意义。以某可转位螺纹铣刀铣削加工45#钢为研究对象,在三维设计软件Pro/e中建立刀具三维实体模型,并导入金属切削工艺有限元软件AdvantEdge中进行铣削加工模拟仿真,得到加工过程中切削力和温度随时间的变化关系,对比分析了不同进给量的选择对切削力和切削温度的影响,分析结果为实际螺纹铣削加工及其进给量的选择提供参考。     

基于平均切削厚度钛合金TC4铣削机理

选用航空领域应用最广泛的钛合金TC4,基于平均切削厚度进行大量铣削试验,通过切削温度、切削力、切削振动、切屑变形等方面研究其铣削机理.试验结果表明,平均切削厚度是影响铣削性能的重要参数;保持平均切削厚度不变,在一定范围内调整径向切削深度和每齿进给,不论是切削温度、切削力还是振动变化都很小,可以认为具有相同的切削效果.同时,还归纳出不同铣削速度段下切削温度随平均切削厚度的变化规律及切屑变形的特性,并指出选择合适的平均切削厚度进行铣削加工TC4,不仅可以提高刀具耐用度而且可以改善加工表面质量.     

完全烧结牙科氧化锆陶瓷延性域铣削的研究

为提高完全烧结牙科氧化锆陶瓷的加工质量,降低加工成本,进行了陶瓷铣削的延性域试验研究. 根据小切削量条件推导得出铣削深度与其它切削参数的关系式,同时根据能量法估算出理论脆延转变临界切削深度值. 进行了不同铣削深度下的铣削试验;利用扫描电镜观测代表不同铣削深度的试样表面形貌,得出陶瓷的实际脆延转变临界铣削深度值. 根据试验的结果,综合运用应力均布效应理论和滑移理论阐释了陶瓷铣削脆延转变的机理. 通过切削力、切削温度、表面粗糙度和表面残余应力的测量和分析,研究了陶瓷延性域铣削的性能. 切削性能研究结果表明陶瓷延性域铣削可行,实现了高质量的表面加工.      

Inconel718镍基高温合金铣削过程的数值模拟

在镍基高温合金Inconel 718的铣削过程中,切削参数对铣削过程中切削力、切削温度和切屑形态等影响显著.为了提高工件加工表面质量和加工效率,通过有限元分析软件ABAQUS建立镍基高温合金Inconel 718三维铣削模型,进行Inconel 718镍基高温合金连续铣削仿真分析,重点研究了不同切削条件下切削温度、切削力和切屑形态变化规律.仿真结果表明:铣削温度总是随着主轴转速、每齿进给量和切削深度的增加而增加.切削力会随着主轴转速的增加呈现先增大然后逐渐变小的趋势.切削力随切削深度和每齿进给量的增加呈比例增加.主轴转速与进给速度及切削深度相比,主轴转速对锯齿形切屑形成的影响更为显著.     

骨材料微铣削刀刃温度预测模型

由于骨材料的脆硬性和微铣削加工特点,目前还没有有效的骨铣削刀刃温度的理论预测模型,因此,提出一种骨材料微铣削刀刃温度预测模型,考虑骨材料在高速微铣削加工中热的产生、传递以及分配的特点,将预测模型划分成铣削产热模型和刀刃温度模型两个子模型.然后,建立骨铣削实验平台,并通过热像仪采集铣削过程中刀刃温度变化.最后,对比实验结果与理论预测,验证已建立的骨材料微铣削刀刃温度预测模型的合理性.该骨材料微铣削刀刃温度预测模型方便指导医生根据不同要求选择合适的加工参数,辅助工程人员进行刀具优化设计.     

铣削和磨削淬硬钢SKD11的表面完整性比较

对磨削、铣削加工得到的淬硬钢SKD11表面完整性进行了研究.通过对比干磨削和干铣削加工工件表面层的金相组织.发现干铣削时,铣刀后刀面磨损引起的铣削温度升高对工件表面完整性有很大的影响.随着加工温度升高,工件表面逐渐产生回火马氏体,这是造成工件表面硬度下降的主要原因.进一步的试验表明,如果选用合适的刀具和加工参数,可以得到较好的表面完整性;如果采用较小铣刀的磨钝标准可以避免出现回火马氏体.对淬硬钢进行精加工时,以铣代磨是完全可行的.     

淬火钢的高速铣削试验和机理研究

高速铣削淬火钢可以显著的提高生产率及加工表面质量，并在一定程度上可以取代磨削加工。但是因为淬火钢特殊的切削性能使得高速铣削淬火钢时的切屑形态、切削力、切削温度以及刀具的寿命有很大的变化。阐述了高速铣削淬火钢的切削机理、刀具的选择，对高速铣削淬火钢的实际应用有一定的意义。