二维断屑槽的断屑界限及其判别式的研究

本文通过用二维断屑槽加工1Cr18Ni9Ti不锈钢的断屑试验,得出了极限进给量和极限切削深度的经验公式。并分析了主偏角、槽宽、刀尖圆弧半径、切削速度等因素对切屑折断界限的影响规律。同时,在试验的基础上推出了切屑折断的判别式。这可供用二维槽型刀片加工不锈钢时,判断切屑是否折断或根据加工条件选择合适的刀片时参考。     

槽形和球形坑前刀面刀具折断薄切屑作用的探讨

精密自动化金属切削加工中,薄切屑的折断问题是急待解决的问题。本文根据日本横滨国立大学提出的曲面形前刀面刀具,研制了槽形、球形坑等曲面形前刀面的刀具。通过实验和讨论,得出:双球形坑前刀面刀具折断薄切屑的作用最好,可折断最小进给量为0.03毫米/转的切屑,切深小于3.5毫米的范围内,均有良好的断屑效果。这对精加工的生产效率和加工质量有实际意义。     

基于螺旋面钻头振动钻削实验研究及机理分析

通过振动钻削实验装置,采用普通麻花钻和螺旋面钻头在不同的振动钻削参数下对高温合金和碳钢进行振动钻削实验,分析基于螺旋面钻头普通钻削和轴向振动钻削条件下不同的断屑效果.并针对钻削中轴向钻削力和扭矩进行实验研究和理论分析,研究普通麻花钻和刃磨螺旋面麻花钻对加工过程的不同影响.实验结果表明:与普通钻削所得的切屑比较,振动钻削有利于断屑,切屑体积小,排屑顺畅;复杂螺旋面振动钻削中轴向力与扭矩比普通麻花钻小,其轴向力的变化过程也比普通麻花钻平稳.     

超声波振动切削过程中切屑形成的位错机理

应用位错理论及ＳＥＭ观察,超声波振动切削由于附加了超生能量以激励起刀具的谐振,从而变静态刀具为以超声波频率冲击切削区的动态刀具而起作用,基冲击应力波可导致高的静态剪应力,激活位错,软化丸前材料,使材料易于成屑,并通过实验证明超声波振动切削具有传统的机械加工不可比拟的优异工艺效果。     

复杂曲面加工过程多约束自适应进给率控制策略

建立了基于过程约束和刀具运动分析的切削力精确预测模型,在此基础上提出了复杂曲面加工过程多约束的进给率自适应定制方法.基于刀具与工件的相对运动分析,并依据刀刃微元在切削过程中真实运动轨迹的解析表达,建立了精确计算未变形切屑厚度的理论模型,由此给出针对复杂曲面加工的任意刀具运动轨迹拓扑形状的铣削力计算公式.以切削力模型为基础,结合悬臂梁模型、应力模型和扭矩计算公式,给出进给率定制过程中的关键制约因素.以材料去除率最大化为目标,通过求解有约束极值问题实现进给率优化.实例验证表明该模型能够进行复杂曲面加工进给率自适应定制,优化后的进给率有利于在保证加工精度和安全的前提下实现加工效率的最大化.     

金属振动切削的数值模拟研究

针对材料高速切削过程提出基于耦合欧拉-拉格朗日表述的有限元模型.该模型在消除网格畸变、无需网格再划分和应用分离准则的条件下,由材料塑性流动控制切削过程中切屑材料的分离行为,突破了拉格朗日方法中预设切屑材料沿直线轨迹分离的局限性.研究表明,该模型可用于材料振动切削过程的数值模拟研究.本文主要针对该过程中切削力、加工表面完整性、切屑形貌及其转变等行为进行模拟研究.     

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.     

烧结石墨的切削加工性研究

本文对烧结石墨材料切削时刀具的磨损，切属的危害性、适合切削的刀具材料及石墨材料的可加工性等进行了研究．切削烧结石墨材料时刀具的磨损方式主要为磨料磨损和粘结磨损，选用ＡＧ２陶瓷刀片进行粗加工，刀具耐用度比原来提高一倍以上，用ＹＧ６Ｘ刀片精加工可以得到良好的加工表面，显著改善了其切削加工性．     

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。     

圆柱齿轮滚齿切削力的预测

切削力是滚齿工艺参数优化、刀具磨损预测和机床设计的重要依据. 针对圆柱齿轮滚齿加工,提出了一种基于实体建模技术的切削过程几何仿真方法,实现了未变形切屑的准确提取,进而计算出未变形切屑厚度. 基于微分离散思想,将滚刀刀齿切削刃离散成一系列微元切削刃,采用Kienzle-Victor力模型,建立微元切削力模型,进而构建整体滚刀切削力模型. 结合Kistler 9123C旋转测力仪和DMU50五轴立式加工中心进行滚齿切削力测量试验,试验结果表明,预测的滚削力在幅值和变化趋势上与试验测量结果吻合良好,验证了该滚削力预测方法的有效性.     

不锈钢,高温合金超声波振动车削试验研究

本文分析了不锈钢、高温合金的加工特性并介绍了超声波振动切削的优点。对超声波振动车削不锈钢和高温合金的表面粗糙度、表面加工硬化、切削功率以及切屑形态等进行了试验。试验结果表明,超声波振动切削不但可显著降低切削力、切削温度,而且明显改善了加工表面的质量和断屑的效果,是加工难加工材料的一种有效的方法。     

多晶材料的微铣削建模与实验研究

对微铣削多晶材料的加工机理进行了详细分析,建立了相应的加工过程模型.重点考虑了最小切屑厚度和材料金相组织的作用,并对微铣削力和加工表面生成的影响因素进行了细致分析.分析发现多晶材料不同的晶粒特性会导致生成表面产生波动,并致使切削力产生附加振动.最小切屑厚度将决定刀具对晶粒是否进行材料去除,并使切削过程产生高频波动.大量的实验研究表明,模型准确地预测了微铣削现象,对优化加工参数、提高生产效率和加工质量提供了理论基础.     

切削参数对高速铣削超高强度钢切屑形态的影响

在不同切削参数下,对32Cr3NiMoVA超高强度钢高速铣削过程中产生的切屑形态进行试验,采用VHX-500F型光学显微镜对切屑的自由表面和后表面进行分析.试验结果表明,在每齿进给量0.2mm/r、切削深度0.5mm和切削速度200~1 000m/min的范围内,形成适宜切削的螺旋状切屑,并且随着速度的增加,螺旋状切屑的直径先减少后趋于稳定值,切屑的锯齿化程度随切削速度、每齿进给量和切削深度的增加而增大.     

前角对单晶镍纳米加工影响的分子动力学仿真

应用分子动力学仿真研究了单晶镍的纳米加工过程.通过研究加工力的变化规律,发现加工初期加工力剧烈波动与工件中产生了较大体积的层错结构有关.采用不同前角的刀具进行了一系列加工仿真,结果表明:在刀具前角的增大过程中,加工力及前刀面与切屑之间的摩擦系数逐渐减小;由于前角的增大使刀具对切屑的推挤作用与切屑的整体弯曲减弱,切屑高度增加及切屑中完好的FCC原子比也逐渐增加;工件亚表面的缺陷原子数目逐渐减少,损伤深度也呈减小趋势.采用负前角加工时,工件亚表面损伤较严重,出现了层错四面体结构和LC位错;工件内部高温原子数随刀具前角的增大而逐渐减少,并且工件的温度分布以刀具圆角为中心向工件内部辐射.     

枪钻加工的排屑故障及处理对策

枪钻深孔钻削中的排屑问题是目前仍存在的一个技术难题,为防止切屑堵塞,造成钻头折断,降低产品制造成本,分析了排屑故障产生的原因,研究表明及时修磨磨损的切削刃,保持刀具各表面良好的表面质量,保证钻套与工件的良好配合,防止钻削过程中的震动,以及选择良好的深孔零件材质,合理的切削液供油压力及流速,合理改变切削刃的形状和几何参数,可有效保证枪钻在深孔加工中排屑通畅.     

淬 硬 轴 承 钢 锯 齿 形 切 屑 形 成 机 理

针对淬硬轴承钢在硬切削过程中产生的锯齿状切屑,建立了基于Abaqus/Explicit的正交切削热 力耦合有限元模型,仿真分析了AISI52100轴承钢在低、高速切削条件下锯齿状切屑的形成过程,其随时间变化的应力场、温度场和网格变形及其绝热剪切机理.结果表明：切削淬硬轴承钢时,首先在刀尖前方形成窄短的水平绝热剪切带;随着前刀面对工件材料的挤压作用增强,水平绝热剪切带由远离刀具的端部沿剪切平面扩展到自由表面;随着绝热剪切带的继续滑移,逐步形成了锯齿切屑而促使裂纹产生;切削速度效应加速了剪切带与自由表面交界处微裂纹的产生,并使微裂纹向刀尖扩展;第2变形区的摩擦对锯齿切屑起到了增强作用.     

调整刀具动刚度,改善细长杆件的加工质量

采用“减小刀具刚度”的方法进行切削,从而改善了机械加工精度。对系统进行动态分析,建立二个自由度模型。在切削加工期间,将切削过程的等效刚度模拟为弹簧,在模拟系统中,附加了阻尼元件,而且还串联上刀具,恰当地选择元件的刚度,这样,即使减小了刀具的实际刚度,也会增加系统的稳定性,如果选择适宜的阻尼材料,装置设计合理.那么,就会在动态特性和机械加工精度(圆柱度)这两个方面获得好的效果。     

难加工材料导电加热切削机理的研究

在导电加热切削中，用信号频率分离的方法，测量了不同切削条件下的切削温度和切削力，并取得了切屑根部金相显微照片，从而对导电加热切削的机理进行了深入的研究．实验结果表明，当使用负倒棱刀具和采用较大进给量时，导电加热切削高强度合金钢能获得较好的效果。     

Research on Vibration Cutting Performance of Particle Reinforced Metallic Matrix Composites SiC_p/Al

The cutting performance of particle reinforced meta ll ic matrix composites (PRMMCs) SiC p/Al in ultrasonic vibration cutting and comm on cutting with carbide tools and PCD tools was experimentally researched in the paper. The changing rules of chip shape, deformation coefficient, shear angle a nd surface residual stress were presented by ultrasonic vibration cutting. Resul ts show: when adopting common cutting, spiral chip with smaller curl radius will be obtained. The chip with zigzag contour is short ...     

切削强烈塑性变形对材料微结构及硬度的影响

金属切削过程中,剧烈的大剪切变形可以产生具有超细晶结构的切屑从而使其获得了比本体材料更高的硬度和强度。本文对比了不同的金属和合金在各种刀具前角和切削速度条件下,切屑上产生的剪应变、切屑的微结构及其硬度的变化规律。实验结果显示随着刀具前角的减小切屑的微结构得到显著细化,其硬度随之得到极大地提高;而切削速度的减小提高了切屑的硬度但其微结构的变化不甚明显;采用负前角刀具在较低的切削速度下能加工出具有超细晶结构和高硬度的切屑材料,而切削速度的提高将使大剪切变形引起的硬度增长减弱。