切削区温度分布研究

金属切削加工中,切削热与切削温度是一重要的物理现象,切削温度及其分布直接影响刀具磨损和工件的加工精度及表面质量.本文通过分析切削力和刀—屑接触长度的计算,建立了刀—屑接触区的正应力与剪应力的分布计算模型,采用有限元法对稳态切削过程中切削温度分布进行了计算,得到了切削区切削温度的分布情况.     

动态人工热电偶法

结合半人工热电偶法和人工热电偶法的特点,提出了一种新的测量切削温度的方法——动态人工热电偶法.该方法具有人工热电偶法无需二次标定、能够测量绝缘体的切削温度以及半人工热电偶法能够直接测量切削区切削温度的特点.通过比较相同加工条件下新测量方法和半人工热电偶法分别测量的铝合金板铣削过程中切削区的温度值,验证了新方法的测量准确性.试验表明:动态人工热电偶法与半人工热电偶法的测量结果较为吻合.对于热电势,平均绝对误差小于2.5%,标准差小于0.9mV;对于温度值,平均绝对误差小于3%,标准差小于14℃.此外,利用动态人工热电偶法测量了环氧树脂切削区的温度变化情况,证明该方法能够有效测量绝缘体切削区的切削温度.     

切削加工中的刀—屑接触区应力分布计算模型建立

切削加工中,刀—屑接触区的应力分布直接影响着切削加工性能、切削温度分布及刀具磨损等,本文通过对直角切削时的切削力的分析和刀—屑接触长度的计算,建立了刀屑接触区的正应力与剪应力的分布计算模型,通过该模型可直接得到刀具前刀面的应力分布情况.     

基于正交试验法的干切削表面粗糙度研究

针对难加工材料干切削的加工质量问题,应用正交试验法,找出了影响难加工材料干切削表面粗糙度的主要因素.同时,初步探讨了加工前表面粗糙度和加工后表面粗糙度的关系.试验证明:该方法能够保证难加工材料的切削质量和达到切削参数优选的目的,对实际生产具有指导意义.     

切削速度对硬态切削过程的影响分析

硬态切削具有良好的加工柔性、经济性和环保性,在对工件性能起关键作用的精加工中,已成为磨削加工的有力挑战者.通过对硬态切削过程中的切屑形态、切削力和切削温度的试验研究,得到了切削速度对上述各量的影响规律.结果表明,切削速度对切削温度和切削力的影响存在一个临界值,当工件硬度超过HRC50时,切削温度和切削力的变化规律与普通切削大不相同.     

车削加工温度检测系统研制

切削温度是影响切削加工过程中刀具状况和工件表面质量的重要物理量,但切削温度信号的获取与处理存在一些实际问题。本文设计了一套车削加工温度检测系统,该系统能够记录车削加工时切削温度的变化曲线,以及检测点温度的实时变化。     

基于变速试验原理的材料切削加工性能快速评价方法

针对传统的材料切削加工性能评价方法所需时间长、成本高,新型工件材料切削加工性能难以评价,切削参数尤其是切削速度难以达到最优化等问题,设计出一套从定量和定性2个方面快速评价材料切削加工性能的变速切削试验方法,并在其基础上实施验证性试验。该方法以Heginbotham和Pandey提出的变速试验原理为基础,采用相对可切削系数表征材料切削性能。研究结果表明:利用该方法对工件材料进行切削试验,所得的结果与刀具磨损理论结果相符,可信度高是切削速度评价范围扩大;同时,在变速切削条件下刀具达到失效标准时间短,节约了大量的工件材料和试验时间,从而实现材料切削加工性能的快速评价。此外,该评价方法的相关切削条件依据单刃车刀寿命试验标准ISO3685—1993设计,具有通用性,以便于不同科研人员之间的信息互换。     

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。     

工-夹系统刚度计算及变形加工误差模型

研究切削加工过程中工件-夹具系统的刚度计算方法及变形加工误差.运用经典Hertz接触理论和有限元方法,基于切削加工中工件的准静态受力分析,提出工件-夹具系统刚度计算的新方法,建立了基于工件-夹具系统刚度的工件加工误差预报模型.该方法避免了有限元计算中接触分析的使用,无需多次非线性迭代计算,减少了计算时间.     

基于数值积分的车削加工时域仿真

建立了车削加工系统z向单自由度动力学模型,试验测试获得了CJ0625车床的刀架频响函数,并辨识获得结构动态特性参数.采用一种变步长方法进行时域仿真研究,该算法可以根据计算点主轴转速动态调整仿真步长,保证算法收敛,满足仿真结果精度要求.基于Matlab平台设计并编写了车削加工时域仿真软件.对时域仿真方法与频域颤振预测方法(叶瓣图法)进行了比较研究.给出了稳定切削、临界稳定以及颤振情况下的振动位移变化曲线.结果表明两种方法获得的车削加工绝对稳定切削深度误差小于607%.     

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。     

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。     

混联压电式三维椭圆振动切削过程中颤振现象的研究

三维椭圆振动辅助切削是近年来发展起来的一种很有潜力的精密超精密加工方法;其特有的摩擦力逆转和间歇切削特性不仅能有效地减少切削力,提高加工性能,理论上可以达到抑制切削颤振的目的。但是,实验中三维椭圆振动辅助切削对于颤振抑制的问题缺少相关研究;另外在不同切削条件下其本身是否具有稳定切削、防止颤振发生的能力也不得而知。为了研究三维椭圆振动切削过程中颤振现象,通过实验分析了普通切削与三维椭圆振动辅助切削过程中的时域振动信号,证明了后者对于颤振抑制的有效性;并对混联压电式三维椭圆振动切削过程中不同切削参数下的加工状态进行了划分。通过快速傅里叶变换以及计算相应切削状态下的表面粗糙度值,验证了三维椭圆振动辅助切削过程中的颤振现象。为进一步完善三维椭圆振动辅助切削技术,通过抑制颤振发生提高其加工精度以及表面质量提供了基础。     

陶瓷刀具切削硬质材料的研究

通过采用陶瓷刀具FG-1、LT55、SG-4切削淬硬工具钢T10A和采用LT55陶瓷刀具切削铬基合金的切削试验,研究了FG-1、LT55、SG-4三种陶瓷刀具切削淬硬工具钢T10A的切削性能,并得出陶瓷刀具LT55切削铬基合金时比较理想的切削参数。     

碳钢高速车削中基于量热法的切削热分配

介绍了基于量热法的碳钢高速车削切削热在切屑、工件、刀具及环境中的量化分配.采用水作为收集切削热的媒介,通过自行设计的适配于高速车床的集屑容器以及分别收集工件和刀具热量的容器,在封闭式高速车削条件下测得各容器中水和承载物的温度变化,从而计算出传入切屑、工件、刀具及环境中的热量和总热量以及热流量.通过测量切削力和设定切削速度,得到主切削力的功率.将算出的总热流量与主切削力的功率相比较,评判用量热法测量切削热时的精确程度.     

压电式超声振动切削系统的研究

分析了超声振动切惧的振动规律，提出了采用高铲的压电换有器以及直接驱动 的新式振动切削系统进行精密切削的新方法，并分析了该系统级联晶片的振动特性和电路匹配问题，实验结果表明，该系统能有效地提高机械提高机械精密加工表面质量和精度。     

确定三维切削动态切削力系数的新方法

建立了三维切削的三维动力学模型，通过对切削过程的动态分析，给出了一种确定动态切削力系数的稳态切削参数解析新方法．该法适合于一般切削加工系统与条件，具有通用性，可以获得较完整的数据．比较现有的其他方法，表明二维切削的动态切削力系数是本方法所确定的三维切削的动态切削力系数的特例．最后给出正交切削和三维切削2个实例，并与前人的研究成果相比较，结果证明了该法的正确性．     

采用能量法预报切削力

基于剪切角的最小能量解，对正交切削时的切削力进行了理论预报。计算过程由计算机完成。验证试验的结果表明，理论计算值与实测数据有一个系统差值。这个系统差值即刀具刃口及后刀面上的作用力，其数值范围与先前的实际测定结果取得了定性上的一致。将系统差值修正后，切削力的计算误差小于３％．最后讨论了研究金属切削过程考虑温度与应变率对被加工材料流动应力特性影响的必要性。     

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.