振动参数对金刚石切削不锈钢零件影响规律研究

为减轻金刚石刀具的磨损,提高工件表面加工质量,采用超声振动的方法切削不锈钢零件．研究了不同振动参数对工件表面粗糙度和刀具磨损量的影响规律．对刀具的振动频率和振幅的影响进行了理论分析．在精密车床上进行了金刚石刀具超声振动切削不锈钢零件的加工实验．结果表明：振动参数对工件表面粗糙度和刀具寿命有较大的影响．在一定条件下,振幅越小,加工表面粗糙度越大,刀具磨损越快;振动频率越高,加工表面粗糙度越小,工具磨损越轻．     

7075-T6铝合金单向超声振动车削表面质量及形貌特征

对7075-T6铝合金试件采用普通切削(CT)和振动切削(UVC)加工方法进行了加工实验,分析了2种切削加工方法在不同参数下对铝合金试件加工表面粗糙度的影响.试验研究结果表明:在相同的进给量和切削深度情况下,随着车削速度的变化,普通切削获得的加工表面粗糙度先减小后增大再减小,但随着转速的增大进入高速切削后,工件表面粗糙度值逐渐趋于稳定;随着进给量的增加超声振动硬车削与普通硬切削加工表面粗糙度都呈上升趋势,超声振动切削表面粗糙度较小;在切削速度、进给量相同的条件下,普通硬质切削7075铝合金加工表面粗糙度随着切削深度的增加而增加,而超声振动切削7075铝合金加工表面粗糙度随着切削深度的增加先减小后增加.通过对获得实验数据的分析以及对车削加工获得的加工表面显微形貌的观测,证实了超声振动加工在难加工材料加工中的优势.     

超声振动切削中的振幅衰减及其危害

本文通过模拟试验，得出了超声振动切削加工中．切削工具在载荷作用下的振幅与空载振幅相比有较大衰减的结论．分析了工具振幅衰减对超声振动切削效果和生产率的不良影响．提出了稳定振幅的概念。     

超声振动切削加工淬火高速钢

介绍了用硬质合金刀片对高硬度淬火高速钢(RHC65—67)材料进行超声振动切削的实验和工艺措施,并对刀具耐磨机理进行了分析和探讨,提出“多次冲击效应”促使被切金属脆性开裂、分离切屑的切削机理。     

超声振动辅助车削高温合金和铝镁合金研究

针对GH4169镍基高温合金和5A06铝镁合金切削加工困难,以及已加工表面质量和加工精度要求高等难题,从切削原理及加工工艺入手,采用超声振动方法设计超声振动车削加工系统.利用该加工系统对GH4169和5A06两种合金材料做超声振动车削与普通车削的对比试验.结果表明:超声振动辅助车削高温合金和铝镁合金中工艺参数对已加工工件的表面粗糙度、表面形貌和切屑形态影响明显,合理选择各工艺参数能够有效地改善加工质量,使得超声振动车削的加工效果明显好于普通车削.     

提升304不锈钢加工表面的单激励三维振动切削装置设计

为了解决传统成型加工过程中304不锈钢材料表面质量差、易产生毛刺等问题，设计了一种新型三维超声振动切削装置并进行了实验研究.首先通过对装置结构几何变形关系的分析，建立了刀尖的理论运动轨迹模型，通过Matlab对轨迹模型进行拟合并利用ANSYS对实际输出轨迹进行仿真分析，得到刀尖运动轨迹为空间中的三维抛物线.其次对装置进行有无超声振动切削实验，通过超景深系统和三维轮廓仪对已加工工件表面进行了测量和观察，发现超声振动切削下已加工表面粗糙度的算术平均高度明显小于普通车削的情况.结果表明：相较于普通车削，超声振动切削对于304不锈钢材料具有良好的加工性能.     

振动切削过程的稳定性研究

通过对振动切削系统的闭环模型与普通切削系统 (非振动切削系统 )的闭环模型的分析 ,以系统刚度为衡量指标 ,探讨了这两种切削系统的稳定性 ,研究了相位φ和频率 f对切削过程稳定性的影响 ,得出振动切削系统在不附加任何限制的情况下较普通切削系统能更好的提高切削过程的稳定性 ,为“振动切削能较大幅度的提高加工功效”提供了一个有力的理论支持 .     

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。     

混联压电式三维椭圆振动切削过程中的颤振现象

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。     

工件超声振动辅助微通道铣削成形试验研究

为了改善不锈钢材料的微通道高速铣削成形特性,利用自行研制的具有双直槽结构的矩形六面体超声变幅器实现工件的水平超声振动,对304奥氏体不锈钢板载微通道结构进行工件超声振动辅助微铣削成形加工试验,研究了不同工艺参数对微通道成形表面质量的影响。试验结果表明:在超声辅助微铣削加工过程中,当工件的水平超声振幅为4μm时可有效改善切削加工表面的粗糙度,偏大或偏小的超声振幅都会导致微通道表面质量变差;当每齿进给量接近刀具最小切削厚度时,微铣刀钝圆半径引起的尺寸效应最为显著,表面切削加工质量较差,而略大于刀具最小切削厚度的微铣削每齿进给量以及较小的轴向切深,都有利于改善不锈钢微通道表面的铣削成形质量。     

超声振动切削时硬质合金刀具磨损机理研究

根据硬质合金刀具片材料的结构相碳化钨和粘结相钴在机械性能方面的差异，探讨了超声振动削时刀具磨损的机理，分析表明，刀具磨损速率的大小与碳化钨晶粒度的大小密切相关，试验表明，只有在采用超细晶粒度的硬质合金刀片时，超声振动切削才能提高刀具寿命，而进一步提高其寿命的根本途径是采用浸润性能良好的低粘度矿物油作切削液。     

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．     

公路平曲线参数对车辆轨迹和速度的影响规律

为得到弯道几何参数对切弯时车辆轨迹和速度的影响,构建了切弯效用的量测指标———曲中速度增量和曲中轨迹半径增量,然后用"公路-驾驶人-车辆"仿真系统模拟了跟弯和切弯2种模式下的弯道行驶过程,得到了弯道转角、半径、路幅宽度、弯道长度与切弯效用之间的关系曲线,结果表明:①切弯效用在转角ΔA=20°时最大,然后随着ΔA增加而迅速衰减.②对于低于10°的小转角弯道,即使是跟弯行驶,轨迹半径仍大于弯道半径,只有ΔA>20°时,轨迹半径才会与弯道半径一致.③存在一个临界转角ΔA0C,当ΔA<ΔA0C时,路宽的增加才会提高切弯效用.④转角一定的情况下,切弯效用随弯道半径的增加而衰减,并且转角越大,衰减越迅速.⑤对于30m半径的急弯,不管路宽和转角取何值,切弯都可以提高通过速度.⑥切弯效用随弯道长度的增加而减小,弯道长度超过临界值时,切弯效用为零.     

切削过程的自适应模糊控制

针对恒力切削过程自适应控制,设计了包括切削过程的闭环控制系统.对于具有高度非线性、随机干扰严重的复杂动态过程,采用在线调整参数的自适应模糊控制器,并应用虚拟加工过程建立模型和预报切削力.通过对切削力的检测获取切削过程的特征信息,用切削力比确定进给速度调整率,以切削力偏差和偏差变化率作为评价指标,实现恒力切削过程的自适应控制.仿真和切削试验表明,系统具有良好的切削力控制精度和稳定性,在提高金属切除率时有效地降低了刀具破损的发生.     

恒力周铣加工余量规划策略

针对周铣加工的载荷控制问题,提出了一种恒力余量规划策略.首先分析了周铣加工的切削力模型,确定了刀具的浸入包角为影响切削载荷最显著的因素.然后以加工过程中浸入包角恒定为原则规划加工的余量分布情况,并探讨了余量优化策略对传统加工方法可能产生的影响.加工实验结果表明恒力余量规划方法对铣削载荷有很好的稳定作用.     

变进给切削过程的动态稳定性——关于韧性材料可靠断屑方法研究之三

通过切削试验分析研究了变进给切削过程的动态稳定性,决定了颤振域限计算和测量了极限切削宽度和颤振频率。建立了重叠系数公式,找出了重叠系数与极限切削宽度之间的关系,用“仰制—激发—仰制”颤振的新假设来解释变进给切削过程的动态稳定性。并研究了在自激振动下强迫振动的影响,从而得出了变进给切削过程的动态稳定性高于匀进给切削过程的动态稳定性的结论。 最后还讨论了这一研究对实际生产的应用价值。     

碳纤维复合材料螺旋铣孔瞬时切削力系数识别

在螺旋铣孔过程中,刀具绕其自身轴线自转的基础上围绕预加工孔中心公转并保持轴向进给.为了准确预测碳纤维增强复合材料(CFRP)螺旋铣孔过程中的切削力,基于螺旋铣孔的基本切削机理,考虑刀具侧刃和底刃在进给过程中对切削过程的影响及复合材料的各向异性特征,构建螺旋铣孔过程中切削力解析模型.根据全因子条件下复合材料螺旋铣孔试验数据,采用数据拟合方法识别底刃切削力系数,采用瞬时切削力方法识别侧刃切削力系数.结果表明仿真切削力能够较好地拟合试验值.     

切削液形成边界润滑层动力学模型的建立

在对切削液润滑作用过程分析的基础上,建立了切削液渗透切削区毛细管形成边界润滑层的动力学模型。通过对该模型的理论分析,找出了影响切削液形成边界润滑层的动力学因素,经仿真分析,绘制了各因素对形成边界润滑层动力学过程的影响曲线,由曲线得知,切削液的吸附平衡特征时间减少,吸附特性系数、浓度及比热的增大,润滑作用增强,热导率和运动粘度增大,润滑作用降低,从而为高效切削液的选用提供了理论依据。     

基于多尺度方法的单晶硅纳米切削

通过在关键区域采用分子动力学(原子)描述、在远场弹性变形区域采用有限元(连续介质力学)描述建立了单晶硅纳米切削的多尺度模型。在边界区域,分子动力学和有限元互为彼此提供边界条件从而实现分子动力学区域和有限元区域的耦合。利用多尺度模型研究了单晶硅的纳米切削过程,结果表明纳米切削中工件以推挤的方式在刀具前方形成切屑。纳米切削中工件的原子键长分布、不同配位数的原子数变化和工件MD区域的原子构型的研究表明,纳米切削中发生了4配位的金刚石立方α-Si向6配位的β-Si结构的转变,即相变是纳米切削中硅的主要变形机制。该研究实现了单晶硅纳米切削的多尺度建模,为进一步探索纳米切削的微观机理提供了一种有效手段。