基于激光扫描共焦显微技术的刀具刃口精密测量

为表征刀具刃口结构,提出了一种刃口精密测量和数据处理方法.采用激光扫描共焦显微镜对刀具刃口进行精密测量,通过数据后处理拟合刃口圆弧半径.研究结果表明:测量采用的角度块倾角会对刃口测量范围及刃口不对称度判定产生影响,应根据刀具结构参数合理选择,对于TPMT16T304刀具选择倾角为50.5°的角度块时测量效果较好;数据平滑可以有效去除测量噪声,提高数据处理效率和测量精度;刀具刃口最小二乘拟合结果与扫描电镜法测量值及标称值较吻合,标准不确定度优于0.084μm.以上结果说明,基于激光扫描共焦显微技术的刀具刃口测量方法简便、测量精度高且不破坏刀具.     

可在线换刃圆弧光栅刻划刀具设计

基于设计基准、工艺基准及应用基准统一原则,设计了可在线换刃圆弧光栅刻划刀具结构,研究了其刃磨工艺,利用自行设计的刃磨实验设备刃磨出了新型的光栅刻划刀具,其半径约为7．75mm,圆锥面光洁度为5nm,刃口质量好。     

刃口钝圆半径对硬质合金刀具性能的影响

目的分析刀具刃口钝圆半径对刀具切削性能和加工质量的影响规律,开展切削加工试验及刀具性能变化规律的研究.方法采用具有不同刃口钝圆半径的整体硬质合金铣刀,以航空领域广泛应用的TC4钛合金材料为切削加工对象,在相同的切削参数下进行切削加工试验;以切削力、表面粗糙度和刀具磨损规律为主要因素对刀具切削性能和加工质量进行分析.结果刀具刃口钝圆半径在10.35～13.78μm内各主要因素的变化趋势:随着刀具刃口钝圆半径的增加,整体硬质合金铣刀切削刃口的强度随之增加,但切削刃口的锋利度随之下降,切削力呈缓慢增加的趋势,刀具磨损速率逐渐减小,且刃口钝圆半径与被加工工件的表面粗糙度呈非线性关系.结论笔者研究所得结果可为硬质合金刀具加工钛合金工程领域提供借鉴.     

基于SEM的原位纳米切削实验研究

利用自主研制的纳米切削装置,对单晶铜材料开展了基于SEM在线观测的原位纳米切削实验.分析了纳米尺度切削深度为10~200,nm时的切屑形态以及材料去除机制.研究了金刚石刀具刃口半径以及切削速度对切屑变形系数的影响.结果表明,随着纳米尺度切削深度的减小,切屑变形系数逐渐增大,且当切削深度小于刀具刃口半径时,切屑变形系数急剧增大.此外,刃口半径和切削速度对切屑变形系数也有着重要的影响.刃口半径越大,切屑变形系数越大,而切削速度越快,切屑变形系数越小.     

玉米根茬破碎刀具刃口曲线参数与运动参数的关系

玉米根茬破碎刀具刃口曲线形状直接影响整机作业质量和功率消耗.本文从理论分析入手,在满足刀具稳定入土、刃口能卡住地表杂物、刃口上各点不向前推土、刃口以滑切方式工作4种条件下,推导出刀具刃口曲线参数与运动参数的关系,为破茬刀具设计提供了理论依据.     

现代数控刀具刃口精准化设计的探讨

随着我国现代数控技术的发展,现代数控刀具的良好设计已经成为了当前一个很好的关键发展技术,在其发展过程中,刀具刃切削学原理也变得越来越重要,这项技术在发展过程中,已经取得了很好的发展效果。该文通过对现代数控刀具刃口强化设计的作用机理、刃切削学的影响因素等进行进一步的分析,最后针对现代数控刀具刃口的精准化设计进行合理分析探讨。     

基于大刃倾角刀具的玻璃切削加工机理

针对功能玻璃硬度高、脆性大、容易在已加工表面产生裂纹和凹坑的特性,提出基于大刃倾角刀具的玻璃切削加工方法.该方法能在亚毫米级的切削深度下高效地获得无裂纹和凹坑的完整表面.文中分析了大刃倾角刀具切削玻璃的机理以及刀具参数、切削用量对已加工表面质量的影响.实验结果表明:大刃倾角刀具切削玻璃时,表面粗糙度R_a达0.21μm,表面完整性优于传统的玻璃精磨时的表面;要获得较好的已加工表面质量,刀具参数和切削用量都存在一个较佳的取值范围.     

PDC刀具的刃磨与材料去除机理研究

分别采用固结磨粒刃磨与游离磨粒刃磨的方法对PDC(Polycrystalline Diamond Compact)刀具进行了刃磨试验,利用扫描电镜观察了采用2种不同方法刃磨的PDC刀具刃口形貌,发现固结磨粒刃磨时容易出现刃口崩刃现象,而游离磨粒刃磨则获得了较高的刃磨品质.基于PDC刀具材料本身的物理与力学性能以及2种刃磨方法各自的特点,探讨了影响PDC刀具刃磨品质的主要因素,并针对游离磨粒刃磨的特点,提出了脆性材料的游离磨粒滚动去除机制.     

制造金属纤维时的切削用量研究

在用大刃倾角切削法制造金属纤维的生产中,生产效率较低是制约该技术发展应用的关键问题。本文作者研制了一种新型刀具－大刃倾角多齿状刃刀具,大大提高了生产率。本文对新型刀具的切削用量进行了试验研究和理论分析,给出了可行的切削用量范围,可供实际生产中参考应用。     

斜角切削(λ_s≠0)对工作角度的影响

该文论述了在斜角切削(λ_s≠0)时,刃倾角除了会影响刀尖强度和控制排屑方向的作用之外,还能影响到刀具的工作角度,但不影响其主剖面内的标注角度。同时,推导了λ_s换算工作角度的计算公式,给出了刀具的工作角度随λ_s的变化曲线。     

刀具几何参数对已加工表面残余应力影响的模拟

建立了平面应变状态下的正交切削模型,并基于热-弹塑性有限元理论和改进的Lagrange方法,利用有限元软件对切削过程和残余应力的获得过程进行模拟,得到了已加工表面残余应力的分布规律,以及刀具前角和刀刃圆弧半径对残余应力的影响规律。研究发现,残余应力的数值随着圆弧半径的增大而增大,随着刀具前角的增大而减小。本文的结论可为调整和控制残余应力、提高已加工表面质量提供指导。     

车削ZL109铝合金PCD刀具的 几何参数优化仿真

ZL109铝合金对刀具的磨损严重,难以获得较好的加工精度.而刀具几何参数对切削力、切削温度、表面加工质量和刀具耐用度都有重要的影响,对刀具几何参数进行优化具有重要意义.利用材料试验机和SHPB装置对ZL109进行准静态和动态冲击压缩实验,确定ZL109铝合金的本构模型参数.采用单因素试验法,模拟刀具的前角、后角和刀尖圆弧半径对切削力和刀尖温度影响.结果表明:刀尖圆弧半径对X和Y方向切削力的影响最大,前角对Z方向切削力的影响最大,而后角对刀尖温度的影响最大.通过正交试验法和极差分析,当刀具几何参数选择为前角γ0=0°,后角α0=7°,刀尖圆弧半径r=0.4 mm时,PCD车刀切削ZL109铝合金时刀具的切削性能最优.     

大应变切削制备纳米晶/超细晶切屑形成机理的有限元研究

本文建立了大负前角和钝圆半径联合作用的大应变切削模型,采用有限元Deform分析软件模拟较低的切削速度下,刀具前角和钝圆半径对切屑形态、应力、应变、应变速率、切削温度和切削力的影响。实验结果显示,随着刀具前角的减小和钝圆半径的增加,切削变形区中等效应变、应力、应变速率、切削温度和切削力均有一定程度的增加,且刀具前角相比钝圆半径具有更加重要的影响,而负前角切削时,钝圆半径的作用明显减弱。大负前角低速切削条件下,切屑在相对低的温度、较高的应变速率和应力下发生大剪切应变,形成具有纳米晶/超细晶结构和高硬度的切屑材料。     

纳米/超细晶切屑形成机理的有限元研究

建立了大负前角和钝圆半径联合作用的大应变切削模型,采用有限元分析软件模拟较低切削速度下刀具前角和钝圆半径对切屑形态、等效应变、应力、应变速率、切削温度和主切削力的影响.结果显示,随着刀具前角的减小和钝圆半径的增加,切削变形区中的等效应变、应力、应变速率、切削温度和主切削力均有一定程度的增加,且刀具前角比钝圆半径影响更为显著;负前角切削时,钝圆半径的作用明显减弱;大负前角低速切削时,切屑在相对低的温度、较高的应变速率和应力下发生大剪切应变,形成具有纳米/超细晶结构和高硬度的切屑材料.     

论刀具角度参考系及不同参考系的角度变换

本文阐明建立刀具角度参考系所遵循的原则．并对刀具标往角度参考系进行分析与比较，根据各自特点，确定使用场合．为确定角度变换中的复杂相互关系，而采用了既简明又便于记忆的二面角正切（余切）圆矢量图法来表示垂直于基面的不同参考系的角度变换．     

地表曲率变形对高速公路影响的研究

实地观测表明，在保安煤柱外侧开采时，高速公路会受到一定损害；以高速公路为对象的相似材料模拟实验表明，采动对覆岩的影响应按边界角确定；理论分析证明，高速公路曲线半径临界值应采用极限最小半径。由此深入分析了公路原始竖曲线曲率、公路曲率极限值和采动引起的附加曲率变形之间的关系。依据上述三个方面的研究，指出规程规定的曲率变形指标不适用于对高速公路的保护，并提出了相应的计算公式。     

基于局部摩擦因数模型的切削力预测建模

基于局部摩擦因数模型分别建立前刀面摩擦区、切削刃钝圆区、后刀面摩擦区的受力预测模型,进而获得切削力预测值.以钨钼系高速钢（W6Mo5Cr4V2Al）刀具和20Cr2Ni4合金钢为研究对象建立直角切削实验,通过三向测力仪测量直角切削主切削力和切深抗力,并与预测切削力进行对比,数值基本吻合.分析了切削参数以及刀具前角对切削力大小的影响规律.结果表明切削力随切削速度和刀具前角的增加有减小的趋势,随着切削深度的增加明显增大.      

Klingelnberg摆线锥齿轮运动优化与仿真

基于克林根贝尔格(Klingelnberg)摆线锥齿轮的对滚模型,利用轮齿接触区预报公式,根据复合形法寻优原理建立了运动优化方法,并进行了实例仿真验证·在优化数学模型中,以齿轮运动误差最小为目标函数,以刀盘压力角、刀盘装定角和刀盘工作半径等3个对啮合性能有敏感影响的机床工艺调整参数为设计变量·优化后的运动误差值比优化前有较大的减小·该方法可以快速有效地确定具有良好啮合性能的一组机床工艺参数·     

刀具平面在正交剖面系内的角度变换及其应用

在刀具前刀面和后刀面的正交剖面系中,利用作者规定的坐标变换矩阵算符和空间平面的截距方程,建立了刀具正交双斜率平面的坐标变换矩阵表达式,可同时变换四个角度(正交剖面的一组前角和一组后角)。如与刀刃矢量的坐标变换结合,则可同时进行刀刃的四个基本角度(前、后、偏、倾)的变换。此法投影变换形象清晰,矩阵运算方法简捷,尤其当进行多次变换时,较之常用方法优点更为突出。     

井眼轨迹参数对钻头侧向力的影响规律研究

为了研究井眼轨迹参数对钻头侧向力的影响规律对现场井眼轨迹的有效控制 ,利用专用软件SABHA探讨了已钻井眼轨迹参数对钻头侧向力的影响 .结果表明 ,井斜角的影响表现为在不同的井斜角条件下 ,所研究的 BHA具有不同的造斜能力 ,而且这种造斜能力随井斜角的增加在相应提高 .弯曲平面倾角和井眼曲率的有机结合可以很好的描述井眼轨迹空间形状对钻头侧向力的影响 .当弯曲平面倾角为 0°时 ,钻头上的方位力近似为零 ,而当弯曲平面倾角为 90°或 2 70°时 ,钻头上的方位力很大 .表明当不考虑地层因素的影响时 ,井眼的弯曲平面倾角及弯曲程度是产生钻头方位力的一个主要因素 .在现场井眼轨迹控制过程中 ,应充分考虑这一特点