金属材料的动态静态可切削性研究及切屑的微观分析

本文将工件材料的动态和静态可切削性结合起来进行研究,通过实验分析了45号钢的不同热处理状态对可切削性的影响.同时对切削过程的切屑进行了微观分析研究,以探讨金属被切削的机理.研究表明:金属材料的动态切削特性和静态切削特性有本质不同,其大小亦有相当的差别;选择适当的热处理条件可以改善材料可切削性.     

金属切削过程声发射机理

研究了金属切削过程的声发射机理，建立了正交切削条件下的金属切削过程声发射理论模型，即声发射信号能量与切削参数的关系模型，通过车削加工过程声发射检测实验，证实了模型的正确性。     

低频振动切削过程的理论研究

对振动切削和普通切削的运动过程进行了理论研究，其中包括受力分析和运动分析，并且建立了相应的数学模型，同时基于Merritt等人所建立的普通切削系统的闭环模型，合理的建立了低频振动切削系统的闭环模型，并且比较了振动切削与普通切削机理之问的差异，为振动切削机理的完善奠定了基础。     

颤振模型对稳态误差分析的影响

通过理论分析和计算机仿真研究了经典切削颤振模型的稳态误差，发现该误差值随切削条件的变化而大幅度变化，这导致数控机床切削动态特性的仿真结果严重失实。在分析经典模型不足的基础上建立了一个新的切削颤振模型，理论分析和仿真表明新模型的稳态误差趋于零，它为数控机床的切削动态特性仿真提供了可靠的数学模型。     

切削特征量的模糊预报研究

在分析切削特征量及传统最小二乘加地基础上，运用模糊理论建立了切削特征量模糊预报方法，研究结果表明，所建预报模型 效地预报切削等切削特征量。     

基于刀具可靠性的切削过程优化研究

在对刀具进行可靠性筛选试验的基础上，对切削过程优化进行理论研究，建立了切削过程优化分析新模型，并利用该模型进行实例计算与试验，验证了理论分析结论，表明：刀具经可靠性筛选试验后，产品成本降低，切削过程的稳定性增强。     

20CrMo材料本构模型及其有限元模拟

基于Johnson-Cook材料热黏塑性本构模型,通过准静态压缩力学实验确定20CrMo材料的本构模型应变强化项系数;通过正交切削实验并运用Oxley-Welsh切削理论分析确定模型的应变速率和热软化效应系数,由此建立20CrMo材料的热-黏塑性本构模型.在此基础上,以剪切失效为切屑分离准则,仿真分析正交切削条件下的切削温度及切削力.对比仿真结果与切削实验测试结果可知:最大相对误差在20％以内,说明仿真分析较精确,也说明了建立的20CrMo本构模型有较高的准确性.     

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.     

三维超声振动辅助车削减摩特性与表面质量的实验研究

为进一步提高304不锈钢的加工效果，将摩擦学动载荷分析与三维超声振动辅助车削相结合，建立减摩特性理论模型.将微织构刀具融入该模型后，减摩效果进一步提高.通过主轴转速、进给量与切削深度的切削合力实验证明了该模型的减摩效果.根据机床的相对振动建立了表面形貌的理论模型，通过单因素实验研究了切削参数对表面粗糙度的影响，随切削深度、主轴转速和进给量的增加，表面粗糙度逐渐增大.     

非饱和土本构关系及其在高速切削中的应用

土壤的高速切削阻力是土方机械设计中的一个关键问题，已有的研究主要建立在试验基础上，用经验或半经验法导出，其使用范围有限。针对工程实践中常遇到的非饱和土壤的切削阻力计算问题，考虑饱和度与吸力的关系，采用剑桥模型，结合有效应力原理推导出非饱和土壤本构关系模型，基于非线性动力有限元法建立了非饱和土壤的高速切削理论模型。计算结果与试验结果对比，证明了该模型的可行性，可以较好地反映高速动态切削的力学特性。     

机床动态切削建模中的相位关系

通过分析以往实验数据,对比机床动态切削新老模型和引进闭环系统观点,证明只需要在切削过程子模型中考虑切削振动位移的影响,多质量多自由度整体模型会自动体现切削力与切削振动间的相位差别。建立了相位差别同机床结构动态特性间的函数关系,阐明新模型还包含了再生效应,当前与先前切削振动间的相位差别,可以描述有限振幅不稳定切削,体现了振型关联效应。     

3-D Numerical Simulation on the Chip Machining Process of a Metal Block

In this paper, the cutting process of a metal block is numerically simulated by the dynamic explicit FE code ABAQUS. Taking thermo-mechanical coupling effect into consideration, the simulation presents the variation of temperature, stress and strain distribution in the workpiece and chip. The effective plastic strain failure criterion is applied to modeling the chip separation and plastic formation. And the phenomenon of the contact and friction between the workpiece and the cutting tool are described in the paper.     

机床动态切削力测定试验与时间序列模型预测

为获取动态切削力,在数控机床ETC1625P上对12Cr18Ni9回转件进行外圆切削试验.利用信号实时采集系统获取刀具在切削平面内两个正交方向运动的位置信息,同时将KISTLER传感器安装在机床刀头上,测得加工过程中三个切削方向的实时切削力.试验数据表明切削力在进给方向随位移而波动性变化.为研究切削力与切削参数之间的复杂非线性关系,通过时间序列分析建模,实现对动态切削力的预测.对切削力误差进行分析,得到的预测精度符合要求.     

机床振动学研究的历史回顾与展望

阐述了开展机床振动学，特别对颤振现象研究的意义，回顾了研究发展的历史，归纳了颤振发生的原因及影响因素。论述了浅性切削过程模型的局限和建立非线性模型的必要，说明了机床结构动力学等效系统模型从单质量到多质量多振动自由度的必然发展，并提及用迭代法来体现切削过程与机床结构间的相互作用，对用方法进行稳定性极限计算的不卟以及在时域内采用计算机仿真方法的优越性作了分析，基于以上讨论，展望了机床振动学研究的发展。     

用于监控的切削过程参数估计与刀具磨损特征选取

切削过程的故障诸如刀具磨损、颤振等均与过程的动态特征密切相关,为提供监控所必须的故障模式识别的特征值,本文介绍了适用于监控的切削过程连模与动态参数在线估计方法;刀具磨损特征值的计算;最后通过钻头磨损实验结果的分析、比较,证明了本文提出的用阻尼比的正则滑动平均值 M 以及阻尼比的正则方差 D 作特征值,可有效地监控刀具磨损.     

平面端铣切削振动实验观察与计算机仿真

在切削试验和计算机仿真中观察分析铣削强迫振动与自激振动现象，通过比较试验，仿真以及前人研究结果，表明数字仿真可行，有优越性，分析了振动影响因素仿真确定稳定性极限产生误差的原因，发现机床模太参数影响远大于切削力特征值，证明建立多质量多自由度等效系统模型的必要。探讨了铣削振动消减措施。     

球头铣刀动态力学建模技术的研究

针对测力仪所存在的问题,利用自组织模糊神经网络,提出了基于电机电流信号的间接力学建模的新方法．基于Merchant斜角切削理论,给出了球头铣刀的动态力学模型,以避开复杂的工程塑性理论,分析了两种建模方法的互补性．     

BTA深孔钻削加工过程的动力学建模

以BTA单刃內排屑深孔钻为例,通过分析再生颤振机理,建立深孔钻削的瞬态切削厚度模型。瞬时切削厚度的变化直接影响到动态切削力的变化,从而建立深孔钻削的动态切削力模型。分析模型,得出振动稳定性的临界条件,为实际BTA深孔钻削加工提供指导。     

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。     

切削加工表面粗糙度理论建模综述

系统地综述了切削加工表面粗糙度的影响因素和理论建模方法.将表面粗糙度的建模方法首先分为"简单"和"复杂"两类建模.随后,根据国际标准化组织(International Organization for Standardization,ISO)标准对表面粗糙度参数的定义进行了分析,并根据影响表面粗糙度的因素进行了粗糙度理论模型归类.随后,从"简单"建模因素和"复杂"建模因素两个方面综述了脆性材料和塑性材料的理论建模方法和研究进展.评述了这些表面粗糙度理论模型的优缺点,并进行了划分.讨论了切削表面粗糙度理论建模的研究不足与展望.