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.     

基于响应曲面法的CFRP高速铣削切削力试验研究

切削力是高速切削过程中重要物理量之一,直接影响到加工质量和刀具寿命。文章采用中心复合响应曲面法建立了碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)高速铣削过程切削力模型,并用方差分析对模型及回归系数进行了显著性检验,分析了主轴转速、每齿进给和切削深度对切削力的影响规律,为高速铣削过程中切削参数的选择及切削力的控制提供了试验依据。试验结果表明:该模型能较好地预测切削力,切削深度和每齿进给对切削力的影响较大,切削力随着切削深度或每齿进给的增大而增大,主轴转速则对切削力影响不是很大。     

钛合金Ti750切削力和刀具磨损试验

研究了新型耐高温钛合金材料Ti750在切削试验中的表现,采用单因素试验法和正交试验法分析了背吃刀量、进给量和切削速度对Ti750切削力的影响,并通过多元非线性回归建立切削力经验公式.探究了山高TS2000、山高TH1000以及PCBN 3种刀具切削Ti750材料时的刀具耐用度.试验结果表明：背吃刀量对Ti750的切削力影响最大,其次是进给量,切削速度对切削力的影响较小;PCBN切削Ti750易崩刃,TH1000表现良好,TS2000的磨损量最小且耐用度最好.     

PCBN硬态切削粉末冶金气门座圈的试验研究

为了提高粉末冶金气门座圈实际加工中的加工表面质量和刀具寿命,需要研究聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具硬态切削时切削参数对切削力的影响规律。文章通过正交试验设计,建立了PCBN刀具硬态切削粉末冶金气门座圈切削力的经验公式,并研究了切削用量对切削力的影响。试验结果表明:PCBN刀具硬态切削粉末冶金气门座圈时,刀尖圆弧半径和负倒棱导致径向力相对较大;切削参数中切削深度和进给量对切削力的影响较大,切削速度的影响相对较小;切削V581过程中,主切削力随着切削速度的增加而有所下降;实际加工中应选用较小的切削深度和进给量、较高的切削速度,以提高加工表面质量和刀具寿命。     

基于有限元方法的钛合金加工切削力研究

本文基于有限元方法建立了车削钛合金Ti6Al4V的切削仿真模型.通过将Kistler9257B三向车削测力仪测得的主切削力与通过仿真模型获得的主切削力进行对比,验证了仿真模型的正确性.通过ABAQUS二次开发对仿真模型进行了参数化.利用切削仿真参数化模型对主切削力进行了分析.结果表明:通过试验得到的主切削力与仿真模型获得的主切削力相差小于10%;在所选试验参数范围内,随着进给量增加,主切削力增大;随着刀具前角、切削速度增大,主切削力减小;进给量对主切削力的影响最为显著.     

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.     

超高强度合金钢铣削中切削力特征的非线性析因研究

应用析因试验设计与均匀试验设计方法,对超高强度合金钢(硬度大于50 HRc、抗拉强度σb＞1.4 GPa)进行了高速铣削试验.在分析其切削非线性特征力的基础上,应用高斯-牛顿迭代法,建立了高速切削力与侧吃刀量、背吃刀量、每齿进给量和切削速度间的非线性数学模型.试验结果表明,高速干式铣削超高强度合金钢时,ap,ae,fz,ap与fz之间,ae与fz之间以及ae与ap之间的交互作用等对切削力有显著影响;切削力与切削用量间存在非线性特征规律,切削用量对切削力的影响具有明显的尺度效应,该效应随切削用量的变化而改变.     

难加工材料高速切削力非线性特征规律的最大熵谱分析与小波分析

在切削速度范围157～1 000 m/min内，综合应用析因试验与速度单因素试验，对航空用难加工材料2Cr13马氏体不锈钢进行了高速干式铣削试验。在分析其切削力显著性影响因素的基础上，对切削力随机信号进行了现代谱分析与小波分析。研究结果表明，高速切削马氏体不锈钢材料时，切削速度和每齿进给量之间的交互作用对切削力有显著影响；铣削深度和每齿进给量之间的交互作用在切削力响应信号中表现为低频周期信号；低频周期信号与高频信号叠加后，其波形的振幅将会增大。     

超声振动切削皮质骨切削力的仿真研究

骨钻孔手术中过大的力和扭矩易造成钻头折断、骨组织损伤等问题.在普通钻削上加载超声振动,有助于改善手术效果.将钻削过程简化为二维正交切削,研究超声振动辅助切削机理,利用Abaqus建立皮质骨切削模型,对比分析了有无超声振动的切削力情况,通过正交试验研究不同参数对切削力的影响并建立预测模型.结果表明:在超声振动条件下切削力明显小于普通切削,且切削层厚度和振幅对切削力的影响较大,切削速度和频率影响较小,合理选用参数可以降低切削力.     

纯铁车削刀具磨损对表面完整性的影响

在微量润滑方式下采用非涂层刀具进行纯铁材料车削刀具磨损试验,并分别采用新刀具、后刀面平均磨损量为0.12和0.21 mm的已磨损刀具切削纯铁材料,研究刀具磨损对纯铁零件表面完整性的影响规律.结果表明:切削速度对纯铁精加工刀具寿命影响较大,其磨损形式以刀具后刀面刀尖磨损和沟槽磨损为主;高速时表面粗糙度随刀具磨损而快速增加,低速时则先增加后趋于平稳;切削速度为100、300 m/min时,工件表面切向和轴向残余应力随刀具磨损呈先减小后增大的变化趋势,显微硬度则呈先增大后减小的趋势;工件表层晶粒扭曲、拉伸状塑性变形程度增加,表面呈现严重的撕裂和塑性流动等缺陷.     

切屑形成的电镜研究

切削过程中金属层流过剪切区发生塑性变形后形成切屑。抛光的板状纯铁作被加工材料,通过刨屑快速退刀获得的切屑,用光学显微镜及扫描电子显微镜观察切屑层片内的表面滑移带。滑移带的数量、形状和分布,可反映金属塑性变形的程度和方向,并可间接地推测位错均行为。滑移带间距为1—3μm,带与带之间基本上无塑性变形。层片宽度为30—50μm,比滑移带间距大一个数量级,各层片内有数量不等的滑移带。研究结果说明在一般切削条件下,(a_p=0.3,O.7mm),切屑形成由层片间发生相互变形和层片内晶面发生滑移引起的。     

稀土硬质合金刀片切削性能

通过切削性能对比试验证实，研制的稀土硬质合金刀片ＹＴ８ＲＥ及ＹＧ６ＲＥ的切削性能，分别比普通硬质合金刀片ＹＴ１５及ＹＧ６优越。以ＹＴ８ＲＥ及ＹＴ１５刀具切削４５钢时，前者与者相比，切屑变形系数降低８％，切削力约下降７．５％，刀具耐用度提高２０％以上。以ＹＧ６ＲＥ及ＹＧ６刀具加工冷硬铸铁时，前者比后者切削力降低约６％，刀具耐用度平均提高４８％以上。     

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.     

SiC/ZL复合材料的切削力

从切削力角度研究了ＳｉＣ颗粒增强铝基复合材料的切削机理。实验数据分析表明：传统刀具切削粗大颗粒增强复合材料的平均切削力和切削力波动幅度随机时间推移迅速增大,且径向和进化切削力的增长快速主切削力的增,而切削细小颗粒增强复合材料的切削力变速度和幅度都比较小;采用低速和较大切削深度时,复合材料的切削力比切削未增强合金时更小,较高切削速度和较小切削深度时则反之。     

圆锥齿切削破岩的切削力估算

通过分析现有切削破岩峰值切削力计算公式和实验数据,进一步明确了切削力与岩石性质及切削厚度之间的关系,得到形式简单、适用性广、误差低的切削力估算公式.分析多组独立的、分别改变切削厚度和岩样进行实验得到的实验结果,并结合现有切削力计算理论拟合实验数据.结果发现:峰值切削力与切削厚度的幂次方成正比,幂指数在1.1~1.5,切削力与岩石的单轴抗压强度的关系最为密切.将研究得到的关系转化为数学计算公式,并通过实验对其进行验证,结果证实它比现有的计算公式精度更高,与实验值更吻合.     

微织构刀具三维超声振动车削304不锈钢研究

为了提高304不锈钢加工效果,减小切削力,延长刀具寿命,提出一种微织构刀具与三维超声振动复合的车削工艺.分别利用减摩特性与断续切削特性,根据正交切削模型,从变切深与微织构刀具接触面积减小的角度建立普通刀具与微织构刀具三维超声振动车削的切削力模型.通过车削304不锈钢的单因素实验研究各切削参数对主切削力的影响规律并对比刀具磨损,通过正交实验研究最佳切削参数组合.结果表明:相对于普通刀具,微织构刀具的主切削力降低30%~40%;磨损程度平均降低11.50%;对于减小切削合力,最佳的切削参数组合为:切削深度为0.1mm,进给量为0.08mm/r,主轴转速为250r/min.     

球头铣刀加工钛合金零件的铣削力特性

在钛合金的铣削加工过程中,切削力特性将对零件的最终加工质量有重要的影响.对用球头铣刀铣削钛合金工件的切削力特性进行研究.首先建立了用球头铣刀对Ti-6Al-4V铣削加工的切削力数学模型,并通过编写程序求解得出了瞬时切削力及其变化规律;其次建立了球头铣刀对Ti-6Al-4V铣削加工的有限元仿真分析模型,获得了铣削过程中铣削区域的应力场、温度场等;最后设计并完成了切削力测试实验,将得到的实验数据进行了正交分析.结果表明切削参数对平均铣削力影响程度大小的顺序为:轴向切深、每齿进给量、径向切深和主轴转速.     

轴向振动钻孔工艺参数对切削力的影响

在对轴向振动钻削过程进行运动分析的基础上，对轴向振动钻孔切削力进行了系统研究，给出了瞬时切削力和平均切削力的理论表达式。通过实验，获得了切削力和工艺参数之间的关系。研究结果表明，进给量和振动振幅是影响切削力的主要因素，切削速度和振动频率对切削力的影响较小，而频转比对切削力的影响很大。     

球头铣刀切削刃存在差异的切削力系数辨识

为了准确辨识得到球头铣刀切削刃存在差异的切削力系数,提出结合平均铣削力方法和粒子群优化算法的辨识方法.首先,建立球头铣刀的铣削力模型,推导基于平均铣削力且忽略切削刃差异的切削力系数辨识模型.然后,以基于平均铣削力方法辨识得到的切削力系数为初值、最小化铣削力仿真结果和测量结果的偏差平方和为目标,引入修正系数为设计变量,设计基于粒子群优化的切削力系数修正算法.最后,进行仿真和实验验证,相关结果表明采用修正后的切削力系数不仅能准确地预测切削刃存在差异的铣削力峰值,而且具有更好的吻合度和精度.     

基于相对误差的最小二乘法在切削力预测中的应用

对比分析高斯最小二乘法和基于相对误差的最小二乘法,后者的相对误差均值更小,适合保证实际值更小时的精度,更适合应用实际工程分析。在机械加工研究中,切削力通过应力、应变或测力仪传感器测量获得,使用成本较高,因此,提出了一种基于数控机床伺服参数的测量方法。测量得到电流环伺服参数TCMD和切削力,采用基于相对误差的最小二乘法,两者之间的关系模型,并将此关系模型应用于切削力的预测中。试验结果表明切削力可通过伺服参数进行预测,基于相对误差的最小二乘法的预测模型具有较高的精度。