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.     

层片宽度与切屑变形

本文介绍利用快停装置制取切屑根部标本。用扫描电子显微镜观察切屑形貌。分析不同切削条件下层片宽度的变化及其与变形系数之间的关系。     

高速铣削镍基高温合金GH3039切屑变形研究

为探讨高速切削中切屑的微观形态和变形机理,以镍基高温合金GH3039为基体,采用单因素铣削实验的方法,对锯齿形切屑变形机理及切屑进行了相关研究。分析了高速铣削状态下锯齿形切屑的演变过程,切削参数的改变对锯齿形切屑的影响,使用Digimizer测量软件对不同切屑参数下的切屑进行测量分析。结果表明：在高速铣削加工状态下,切屑形态为锯齿形切屑,并随着铣削速度的提高,锯齿形切屑频率增高,铣削深度和每齿进给量对切屑形态无太大影响;剪切角随铣削速度的增高而增大,锯齿化程度越来越高;铣削速度的变化对切屑有决定性的影响,是形成锯齿形切屑的重要因素。     

钻削过程中的切屑变形研究

本文介绍了两种无夹紧机构的新型快速停钻装置,可用来精确地取得切屑的根部,并将其制成显微金相磨片,对钻削常用钢(45~#钢)和难加工材料(1Cr18Ni9Ti)的积屑瘤之变化规律进行了系统的分析。同时还采用管状试件研究了钻刃上各点的切屑变形规律,指出了轴向力、扭矩、变形系数和位置半径的关系。     

15-5PH不锈钢深孔枪钻加工切屑成形的机理分析

深孔枪钻加工过程中,被加工孔直径小、孔深长,切屑形貌是影响其加工质量的一个重要因素,并且切屑的成形机理和与工艺参数之间的关系也一直是深孔加工研究的难点。本研究以15-5PH不锈钢为研究对象,通过对切屑的流动过程分析,研究枪钻加工螺旋形切屑成形的过程和影响因素。借助扫描电镜检测切屑断面不同点的形貌,研究15-5PH不锈钢枪钻加工切屑的断裂机理。通过改变切削速度、进给量和油压的试验,分析了不同工艺参数下的切屑变形规律。借助ANSYS-FLUENT仿真软件,分析不同油压枪钻前刀面刃口的流体压力和湍流动量,阐述了切屑变形与油压的影响关系。研究发现15-5PH不锈钢深孔枪钻加工切屑属于"准解理断裂",切屑形貌与枪钻工艺参数选择密切关联;本研究的结果对15-5PH不锈钢深孔枪钻加工工艺参数和冷却液油压的优化选择具有指导意义和参考价值。     

陶瓷刀具切削淬硬轴承钢切屑形态的研究

本文分析了陶瓷刀具切削淬硬ＧＣｒ１５轴承钢生成的锯齿形切屑形态，切屑不同部位的金相组织和硬度分布及切屑底部的脆变剥落现象，研究了据齿形切屑变形过程，变形程度的定量化分析，切屑形态的转变，切屑形态与陶瓷刀具初期破损的关系。     

横向卷曲切屑宽度的理论预测

通过切削试验发现，切屑宽度直接影响切屑横向卷曲半径，进而影响切屑折断性。因此，基于切削刃弦理论，推导了切屑宽度的理论计算公式，并通过试验证了其正确性，从而为切屑横向卷曲半径及切屑折断性的预测奠定了基础。     

钛合金铣削加工切屑形成机理的仿真与实验

锯齿状切屑加剧刀具的磨损,降低零件表面质量。为研究锯齿状切屑的形成机理,通过ABAQUS仿真软件,建立钛合金TC4正交切削二维模型,由此仿真模型得到锯齿状切屑,与实验得到的锯齿状切屑形貌进行对比,验证了仿真切削模拟的可行性。通过仿真得到单个锯齿状切屑形成的过程,分析了锯齿状切屑的形成机理,研究了进给速度对锯齿状切屑形成过程的影响。该研究为钛合金的铣削加工提供了理论依据。     

切屑的控制

在金属加工中获得的切屑,其形状是多种多样的.由于现代切削技术的提高,切削速度已达到了很高的水平,切削条件很恶劣时,常常会产生大量"不可接受"的切屑.切屑的失控,将会影响自动车床或数控机床的正常生产,损坏刀具和划伤已加工表面,更有甚者,会直接影响到操作者的人身安全.因此,有必要对切屑的卷曲和断屑方法进行研究、探讨,以便对切屑形态进行有效地控制.     

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。     

正交车铣三维切屑理论建模研究

针对正交车铣复杂运动所产生变深度、变厚度的切屑问题,基于正交车铣切削理论建立有效的无偏心切屑和偏心切屑的数学模型,从而分别获得圆周刃、端面刃的切屑厚度和深度的数学表达式.在相同切削参数条件下,通过理论建模方法和实验测试方法分别获得三维切屑几何形状,对比分析可知,正交车铣三维切屑理论建模是正确的.因此该切屑的理论模型为正交车铣加工机理的研究提供理论基础和参考依据.     

切屑流出角的测量及对斜角切削模型的初步探讨

本文是我们组第一阶段研究工作的小结。文中首先指出以往人们在测量切屑流出角时,由于采用的测量方法欠妥因而得出只存在一个单一的切屑流出角的很不完整的结论。这个概念广为流传,影响了对斜角切削机理的正确认识。事实上,斜角自由切削时,切屑上各点的流出方向是不相同的。文中推导出了一个计算切屑上任意一点的切屑流出角公式,并在各点切屑流出角不相同的基础上,提出了对斜角切削模型的设想。     

切削大变形对材料微结构及硬度的影响

在金属切削过程中,剧烈的大剪切变形可以产生具有超细晶结构的切屑,从而使其获得比本体材料更高的硬度和强度.文中比较了不同的金属和合金在各种刀具前角和切削速度下,切屑上产生的剪应变、切屑的微结构及硬度的变化规律.实验结果显示:随着刀具前角的减小,切屑的微结构显著细化,其硬度随之极大提高;切削速度的减小提高了切屑的硬度,但对其微结构的影响不甚明显;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变缓.     

切屑流出角的测量及对斜角切削模型的初步探讨

本文是我们组第一阶段研究工作的小结。文中首先指出以往人们在测量切屑流出角时,由于采用的测量方法欠妥因而得出只存在一个单一的切屑流出角的很不完整的结论。这个概念广为流传,影响了对斜角切削机理的正确认识。事实上,斜角自由切削时,切屑上各点的流出方向是不相同的。文中推导出了一个计算切屑上任意一点的切屑流出角公式,并在各点切屑流出角不相同的基础上,提出了对斜角切削模型的设想。     

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.     

自动线刀具断屑方法的研究

在自动线生产中，经常遇到的而且需要很好解决的一个重要问题就是可靠断屑问题，本文比较系统概述了现有自动线上断屑的基本方法，并且讨论了新的断屑方法和措施，指出各种断屑方法的主要特点，以及适用范围。为能够很好解决自动线生产中不同的切削条件下，切屑折断问题，提供方便，并且对断屑机理的深入研究，对切屑折断条件认识的进一步深化，对新型断屑槽、断屑装置的研制与开发等无具有十分重要的意义。     

直角干切削动态传热模型

分析了切削加工过程中的切削热分布，建立了切屑动态传热模型，并结合刀具传热模型，得出了直角干切削过程中摩擦热在切屑和刀具间的能量分配比Ｒｆ和切屑，刀具内温度分布的理论计算方法。     

切屑的三维卷曲流动

提出切屑存在着三维卷曲,即上卷、侧卷和扭卷,并提出了一种新的描述三维切屑形态的数学方法和分析复杂前刀面(断屑槽)的几何形状对切屑形态影响的方法,最后通过试验进行了验证.     

木质复合材料铣削过程中切屑流的形成分析

基于高速摄像技术及图像识别与处理技术,采集木质复合材料铣削过程中切屑流的瞬态图像,并对瞬态图像进行预处理;利用ProAnalyst运动分析软件,分析切屑流形成机制、流场速度及扩散角度的变化规律。结果表明：切屑流形成过程分成两个阶段,第1个阶段为切削层材料离开工件形成切屑开始到与齿槽接触;第2个阶段为切屑离开齿槽之后向外飞射,最后扩散在大气中。切屑流流场速度变化也分为两个阶段,第1个阶段为切屑流从形成时,具备一定流场速度后,开始趋于减小;第2个阶段为切屑流流场速度突然达到峰值,然后速度随之趋于减小。木质复合材料高速铣削时,随着刀齿切入工件,铣刀转速会趋于降低;而随着刀齿离开工件瞬间,刀齿线速度迅速恢复到额定速度并保持稳定。在切屑流流场内部的不同位置,切屑颗粒的速度存在差异。在同一时刻,切屑流中部的切屑颗粒速度最大,靠近刀齿部分速度次之,远离刀齿部分速度最小。随着铣刀转速的增加,切屑流的扩散角减小,在不同的木质复合材料铣削加工中,纤维板铣削过程中的扩散角最大,变化范围为533°～665°。     

纯铁切屑形成特征及影响因素研究

采用正交切削试验,研究了纯铁材料在不同切削速度下切屑形成特征及变形机理,开展了刀具前角、切削用量、冷却润滑方式等切削工艺参数对纯铁切屑变形规律的影响试验.结果表明,纯铁切屑呈现显著的剪切滑移变形特征,切削工艺参数仅对切屑中晶粒的变形程度产生影响;低速切削时切屑在前刀面上具有"滑-停-滑"现象,晶粒破碎严重,而高速时停留现象减小甚至消失,晶粒呈拉伸状变形;随着切削速度和刀具前角的增加,切削力、切屑变形系数显著减小,切削力则随进给量的增加而增加,但切屑变形系数则呈减小趋势;相同切削用量时,水冷方式下切削力和切屑变形系数最小,而干切时最大.试验结果对纯铁材料选择合适的工艺参数以改善其加工性能具有重要的参考意义.