犁沟,鳞刺,积屑瘤及它们之间的关系

本文的实验结果说明了已加工表面上的犁沟是积屑瘤前端切出来的,犁沟的横截面廓形能在150～310mm或更长的切削路程上保持不变。实验结果还说明积屑瘤比鳞刺稳定100倍以上。本文作者对鳞刺形成作了实验观察,发现节状切屑、积屑瘤和切削刃钝圆均能导致鳞刺的形成;并认为这三种原因导致的鳞刺的形成的过程和机理在本质上也是相同的;节状切屑、积屑瘤和切削刃钝圆之所以能导致鳞刺,完全是由于在它们的前方都能形成层积金属。     

刀具切削刃圆弧在精密切削中的作用

通过用高速摄影机对刀具切入过程的观察,本文指出刀刃钝圆半径的大小明显地影响着滑擦阶段经历时间的长短。文中比较了不同材料刀具的切薄能力和不同工件材料的可切薄性,研究了在精密切削条件下,刀刃钝圆半径对切削力、切削力比、切屑变形系数、加工硬化和鳞刺高度的影响,并建立了精密切削时的切削模型。     

自由车削中碳钢时切削条件对鳞刺高度的影响

本文简要地论述了前人有关鳞刺问题的见解及研究工作。介绍了用自由车削方法研究切削中碳钢时切削条件对鳞刺高度影响的规律。研究内容有:切创速度对鳞刺高度的影响;切创厚度对鳞刺高度的影响;切创宽度对鳞刺高度的影响;刀具前角对鳞刺高度的影响;刀具后角对鳞刺高度的影响;刀具刃倾角对鳞刺高度的影响;工件材料热处理对鳞刺高度的影响;切削液对鳞刺高度的影响。文中简单介绍了用双管显微镜测量鳞刺高度的简便方法,它与常用于测量不平度高度的方法有所不同。还介绍了氯化油作切削液的优良效果及它的生产考验的结果。最后指出本课题的研究结果在生产中应用的可能性及应注意的地方。     

切削碳钢时积屑瘤对切削表面上犁沟和鳞刺的影响

通过对切削表面和与之相关的积屑瘤的观察,指出:由于积屑瘤伸出切削刃之外,以致在切削表面上切出犁沟。通过测量,得到了一些切削条件与犁沟深度及与鳞刺高度之间的关系。把切削条件与犁沟深度的关系曲线和积屑瘤伸出量的关系曲线联系起来观察之后发现:犁沟深度取决于积屑瘤的伸出量,在没有积屑瘤时则取决于切削刃的不平度。在将切削条件与鳞刺高度关系曲线和与积屑瘤前角的关系曲线联系起来观察之后发现:在鳞刺高度达到最大值之前,积屑瘤前角对鳞刺高度有决定性的作用,当积屑瘤前角减小时,鳞刺高度随之增大,当积屑瘤前角增大时,鳞刺高度减小。     

基于SPH法的金属切削大变形数值模拟

采用光滑质点流体动力学法对金属切削过程中复杂的材料本构行为进行了数值模拟,进而分析了切削加工中的基本规律.模拟结果表明,切削过程是切削层材料受刀具的挤压而产生的以剪切滑移为主的塑性变形过程;堆积在刀尖处的材料屈服强度提高,接触应力增大,使得工件表面产生显微裂纹;切削过程中,切削力逐渐增大,最后保持在一定范围内平稳变动;形成切屑后,前刀面上的最大接触应力在距离切刃一定距离处上下变动,在该位置处刀具的磨损较为严重.     

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.     

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。     

切削层中的滑移线场与鳞刺形成的关系

本文用建它刀具前端切削层中滑移线场的方法,分析了刀具前角及刀～屑接触面上的摩擦条件对切削层中金属破坏线方向的影响;从而提出了形成鳞刺现象的基本力学条件。这一工作,从另一个角度上再次证明了周泽华提出的鳞刺现象是一种可以与积屑瘤无关的现象这一观点的正确性;也证明了在前角为零度的情况下,鳞刺的形成还取决于刀～屑接触面上具有足够大的摩擦力这一条件。工作进一步指出:鳞刺现象的实质是由于切削层金属在刀刃处的破坏线指向加工表面;也就是说:当切创层金属在刀刃前端的超前裂缝向加工表面内部发展时,就构成了鳞刺。对于不同前角及不同摩擦条件下建立的切削层中的滑移线场和超前裂缝方向与鳞刺高度的关系的理论分析,均提出了实验验证。最后,作者还根据理论分析,指出了刀～屑接触面上的单位压力伴随着切屑形成的过程逐渐变小,从而也逐渐改变刀～屑接触面上的摩擦条件这一可能性。     

基于热力耦合分析的预应力切削残余应力研究

对预应力切削的已加工表面残余应力状态进行热力耦合分析,通过对机械应力和热应力在工件表面分布的叠加,发现加工表面存在3种不同的残余应力类型,文中定性讨论了其产生条件,并进一步分析了刀具切削刃钝圆和预应力对工件表面残余应力状态的影响.最后采用不同钝圆半径的刀具和预应力对表面淬火硬化的40Cr合金钢进行硬态切削实验,并将实验结果与理论分析结果进行了对比.结果表明:切削刃钝圆影响残余应力的大小和分布;钝圆半径越大,残余压应力越大,应力层也越厚;预应力可以有效提高加工表面的残余压应力,而对其分布基本没有影响;实验结果和理论分析相吻合,说明文中理论分析是正确的.     

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.      

基于二阶响应曲面法的高速钢丝锥寿命预测研究

采用响应曲面法完成了W9Mo3Cr4V高速钢丝锥对30CrMnTi钢进行攻丝的丝锥寿命试验. 研究了丝锥攻丝(切削)速度,刃口钝圆半径,丝锥深冷处理(热处理)温度等三种不同类型因素对丝锥寿命的影响,建立了基于最小二乘估计的丝锥寿命预测模型,并对模型的显著性进行了检验,证明了模型的有效性. 试验数据分析结果及响应曲面图形显示:线性效应中,深冷处理温度对丝锥寿命影响最大,其次是刃口钝圆半径,影响最小的是攻丝(切削)速度;二次效应中,刃口钝圆半径影响最大,其次是深冷处理温度,影响最小的是攻丝(切削)速度;交叉效应中,刃口钝圆半径与攻丝速度的交互作用最明显,其次是深冷处理温度与攻丝速度的交互作用,刃口钝圆半径与深冷处理温度之间的交互性最弱.      

斜角切削刀具刃口曲率半径分析

采用微分几何的曲率分析方法,建立了斜角切削时刀具刃口的曲率半径在法剖面、主剖面与流屑平面内的表达式,讨论了刃口钝圆半径与刃倾角的关系,分析了曲率半径随刃倾角的变化趋势,并通过实例验证了刃口钝园半径与刃倾角的关系.结果可供刀具设计参考.     

排屑速度干涉对切削力影响的试验研究

设计了一组用“V”字形刀具横切工件的切削试验，以验证排屑速度干涉对切削力的影响．试验中，利用刀具上各点切削速度与工件半径的比例关系及刀具上切削部分前后两点对应工件半径差恒定的特点，通过改变工件半径来改变刀具上切削部分前后两点排屑速度差与刀具切削部分中点排屑速度的比（排屑速度的相对差），从而获得较大的相对排屑速度大小改变量．试验结果表明，排屑速度干涉对切削力有显著影响，影响程度随排屑速度大小的相对差的增大而增大．     

基于LS-DYNA的金属切削加工有限元分析

采用有限元法对金属的切削加工过程进行了模拟,得出了工件内部应力、应变及温度的变化规律.模拟结果表明,切屑是切削层材料受到刀具前刀面的推挤,沿某一斜面发生剪切滑移形成的;切削进入稳定阶段后,材料的最大等效应力保持在某一值附近波动;钝圆半径的挤压导致成形表面产生残余应力;切削热主要集中在切屑上,切屑温度从切屑底层到外层逐渐递减.该方法弥补了实验方法冗繁的缺点,为金属切削原理的研究、切削加工工艺的设计提供了高效的方法和理论依据.     

裂纹技术与切削加工

首先简介裂纹技术,然后从分析切削加工的原始基点和本来含义出发,寻找二者的结合点。研究结果表明:裂纹技术的理想应力场和工程理想应力场,既可作为切削过程优化设计的最佳目标,也可作为各种已有(或将产生的)特种加工方法优劣的衡量指标,特别是裂纹技术的核心要素——裂纹,为切削加工提供了一把天然的,无限锋利的切具,使研究理想切削成为可能。文中还进一步指出,在裂纹技术的理论指导下主动控制,干预传统切削加工过程中可能出现的裂纹的萌生和扩展,有许多待开拓的研究领地,其结果将对鳞刺的抑制,切屑的顺利流出和切削效率的提高起重要作用。     

基于Lemaitre模型的辊式冲裁工艺断面质量分析

为了准确表征材料变形中逐渐劣化的过程,引入考虑损伤与裂纹萌发的弹塑性本构模型.基于Abaqus/Explicit的二次开发接口,编写耦合Lemaitre损伤模型的用户子程序,根据算例验证其可靠性.通过反复加载-卸载拉伸试验并利用弹性模量变化法来获得损伤参数值.建立辊式冲裁工艺有限元模型,应用Lemaitre损伤模型来预测断面质量,并进行试验验证.分析冲裁间隙、模具磨损与板厚等工艺参数对断面质量、冲裁力及扭矩的影响.结果表明:前刃口断面质量总体上要好于后刃口,但光亮带具有一定的倾角;塌角区会随冲裁间隙增加而增大;模具磨损程度增加会导致毛刺急剧增大;最大冲裁力与扭矩会随着板厚的增大而增大.     

An Indentation Method for Nanoprecision Measurement of Diamond Tool Edge Radius

In ductile mode cutting of brittle materials using di amond tools, such as ductile cutting of silicon and quartz for wafer fabrication , one of the key conditions for achieving ductile chip formation is to get the r ight ratio of tool cutting edge radius to the undeformed chip thickness. It has been shown that the undeformed chip thickness has to be in the order of nanomete rs and that the tool cutting edge radius has to be smaller than the undeformed c hip thickness. Therefore, nanoprecision measurement ...     

大圆弧车刀车削玻璃的实验研究

本文根据玻璃边位印压实验结果,设计出了适宜于切削玻璃的车刀——大圆弧车刀,并结合玻璃切削过程中材料的去除机理,讨论了采用这种车刀时玻璃表面的形貌和刀具磨损的原因。