高速车削碳钢工件表面的微观形貌和结构特征

根据对中碳钢所进行的高速车削实验的观察，对高速车削工件表面微观形貌和表层微观结构的形成过程及其特征进行了分析研究．结果表明，切削速度和材料硬度是决定切削过程中材料变形的主要因素，切削热使被切削材料产生高温软化，形成特有的工件表面犁垄和熔融金属涂抹现象，工件表层材料因切削高温出现二次淬火及回火现象，显微硬度发生改变，并出现了硬脆的白层组织．切削过程中的刀一工相对运动和切削热现象对已加工表面的形成起着至关重要的作用，随着切削用量增大，切削热和摩擦热增大，形成了高速车削工件表面特有的微观形貌和表层微观结构．     

基于PCD刀具与硬质合金刀具的硅铝合金高速切削性能研究

针对硅铝合金切削过程中极易产生粘刀并形成积屑瘤,采用正交试验法,以PCD刀具和硬质合金刀具对硅铝合金材料进行高速切削试验,并通过极差分析法分别得到这两种刀具切削硅铝合金时切削参数的最优组合;同时根据每次试验的加工表面粗糙度值和加工表面形貌特征,为了获得更好的表面加工质量,硅铝合金材料的切削加工宜采用PCD刀具。     

微细铣削加工表面形貌的分形特征

微细铣削加工表面形貌特征的评价与表征对微细切削加工表面的形成机理、加工表面的形成与工艺参数之间的关系等的研究有重要意义。应用分形几何理论,采用盒计数法对微细铣削加工表面形貌进行研究。结果表明:微细铣削表面具有明显的分形特征,其盒计数维数在1.32～1.42之间,说明其加工表面形貌比较复杂,同时证明加工表面轮廓的分形维数D与表面粗糙度Ra没有相关性,进而可以从分形维数D与表面粗糙度Ra两方面对微细铣削加工表面形貌特征进行综合评价。     

加工表面形貌的在线检测和识别

本文阐叙了一种基于光针法的表面形貌测量装置,它能在线测量加工工件圆周方向的波纹度和轴向表面轮廓形貌,其垂直分辨率为0.02～0.10μm,横向分辨率为30～50μm。切削试验表明,该装置还能够在线识别刀尖上的积屑瘤、切削过程中的颤振和刀具磨损对加工表面形貌的影响。     

侧铣加工振动与表面轮廓形成

提出了一种准确在线测量铣削刀具和工件振动位移的方法;建立了考虑振动影响的侧铣表面微观形貌形成模型,并利用实测振动位移仿真了工件表面微观轮廓;研究了振动在工件表明轮廓形成中的作用.结果表明,文中提出的方法可有效在线测试切削振动,利用实测振动数据仿真获得的被加工面的微观形貌与实测结果相吻合,同时在给定的切削参数条件下,振动是微观轮廓形成的主要因素.     

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.     

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。     

大圆弧车刀车削玻璃的实验研究

本文根据玻璃边位印压实验结果,设计出了适宜于切削玻璃的车刀——大圆弧车刀,并结合玻璃切削过程中材料的去除机理,讨论了采用这种车刀时玻璃表面的形貌和刀具磨损的原因。     

超精密加工铝基复合材料的切削变质层

采用聚晶金刚石PCD刀具对航天碳化硅增强铝基复合材料进行超精密车削加工,用扫描电子显微镜(SEM)对已加工切削变质层的微观结构进行检测,采用显微硬度计检测显微硬度,并从理论上分析切削变质层形成过程中碳化硅增强相断裂而细化的理论根据.结果表明,碳化硅增强铝基复合材料超精密加工仍会产生很薄的切削加工变质层,且显微硬度值最高点并不在已加工表面上,而在距表面约10~20μm处,切削变质层形成过程中碳化硅增强相发生了断裂破碎和细化.     

提高表面质量的新途径——熨平切削

在金属切削非成型表面的精加工中,付后刀面的作用至今尚未得到国内外研究工作的足够重视。本文对付后刀面的作用及熨平切削形成光洁表面的过程作了初步研究,证明在一定范围内采用新型刀具几何形状进行熨平切削优于一般切削,有进一步研究和推广的价值。一、熨平切削的提出     

基于铺砌法和几何分解法的复杂曲面网格划分

文章针对复杂曲面主要是裁剪曲面提出了一种便捷的网格生成方法.首先对曲面进行几何分块,把曲面分解成相连多个凸区域,然后对每个凸区域利用铺砌法生成四边形网格,最后对区域边界进行调节,从而生成整个曲面的网格.这种方法避免了复杂曲面特别是裁剪曲面直接网格生成时内部网格的扭曲、畸变.     

镍基高温合金高速铣削加工表面完整性

采用高速铣削加工试验,研究切削速度对2种不同的镍基高温合金FGH95和Inconel718已加工表面完整性的影响规律,并观察高速铣削加工后的切屑形貌。试验结果表明:在较低切削速度范围内(800~2 000 m/min),切削速度对表面粗糙度的影响很小,两者表面粗糙度相差不大,但在较高的切削速度范围内(>2 000 m/min),FGH95的表面粗糙度要大于Inconel718的表面粗糙度。在相同切削条件下,Inconel718的加工硬化率和加工硬化层深度要明显比FGH95的大,并且Inconel718表面白层的厚度大于FGH95表面白层厚度。高速铣削加工FGH95和Inconel718切屑均出现明显的锯齿化现象,并且随着切削速度的提高,锯齿化程度不断加剧以至变为碎屑。     

基于单刃-圆锥面刀具的三维整体外翅片成形机理

采用单刃-圆锥面刀具加工三维整体外翅片管,研究了翅片成形过程及圆锥面半径对翅片成形的影响,分析了翅片微观形貌的形成机理及加工参数对翅片形貌的影响.翅片成形机理在于单刃-圆锥面刀具切削时能将工件表层金属与基体分离但并不去除,被分离的金属在圆锥面的挤压下形成翅片.翅片成形过程可分为犁切分离、滑动挤压和成翅3个阶段,较大的圆弧半径有利于翅片的成形.翅片顶部有一条贯穿整个翅片的微裂缝,使翅片在微观上成为双翅片;随着犁切深度的增加,翅片厚度增加;随着进给量的增大,翅片间距增加.     

金属切削温度场数值模拟的若干问题研究

基于理论分析和实际有限元数值模拟计算中遇到的问题,研究、讨论了切屑分离标准、表面接触、摩擦系数的设定、切屑与工件之间的连接以及热应力耦合分析等各项技术,并应用大型有限元分析软件ANSYS,具体分析了金属切削过程中应力和应变的变化、剪切面的形成以及温度场对金属切削的影响,并依此对刀具作强度分析,得到若干结论。     

低密度CH泡沫微柱微细车削加工工艺研究

低密度多孔泡沫材料在高能密度物理、辐射运输、绝热成型研究中有重要应用,但该材料多孔易碎,加工难度大.在尖刃金刚石外圆刀具和尖刃金刚石切断刀具设计的基础上,利用精密车削微加工方法制备了激光惯性约束聚变(ICF)所需的各类低密度CH泡沫微柱,并详细讨论了切削加工条件、加工刀具集合参数、切断刀具几何参数、加工参数等对CH泡沫微柱车削加工的影响.     

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。     

奥氏体不锈钢切削加工工艺的改进

奥氏体不锈钢加工硬化率较高,且不能用热处理进行强化,加工时易出现皴裂、撕伤等问题。为避免加工缺陷,必须有效降低工件的切削温度,保证良好的润滑。从切削刀具和切削液两方面进行了分析,提出切削加工宜采用锐刀,低速大进刀量,车削加工时选用硬质合金刀,且适当增大前角和后角;高速切削时,选用极压切削液,保证极压润滑性;加工螺纹时,主轴转速低,属于边界润滑状态,宜采用具有特殊＂油性＂的植物油,使其在工件表面形成润滑膜。应用表明,上述加工方法切实可行,提高了奥氏体不锈钢的加工效率和产品质量。     

修形渐开螺旋面成形加工CAE系统

随着修形渐开螺旋面齿轮副应用范围的增加,修形渐开螺旋面的成形加工方法、精度及表面质量愈来愈受到人们的重视。本文以接触线原理,推导出任意修形渐开螺旋面成形刀具廓形解析计算式,用最佳一致逼近分段圆弧拟合刀具廓形点列的方法反算工件端截形,用计算机模拟其成形加工、定量分析加工误差及作误差最佳补偿等,以此构成渐开螺旋面成形加工的计算机辅助工程(CAE)系统。文中还通过实际例子的计算,验证了该系统的正确性。     

Ti6A14V 高效切削加工中绝热剪切带内微观组织演变及其形成机制

为了给钛合金的切削加工工艺制定提供参考,对Ti6A14V高效切削加工中绝热剪切带内微观组织演变及其形成机制进行研究。将Ti6Al4V看作切削材料,在不同情况下完成切削,选择有代表性的切屑当成制作金相的样本,给出切削实验工艺参数。选用蔡司金相显微镜对金相组织进行观察,通过Digimizer对锯齿金相的齿距、自由表面、带倾角和带宽进行测量,以体现锯齿化程度。针对金相样本,通过绝热剪切带内微观组织演变方法研究了切削速度和刀具前角对切屑的影响,以及进给速度对锯齿成形的影响,分析了Ti6Al4V切削形成机制。结果表明,在切削速度与进给速度逐渐增加,刀具前角从正值变化至负值的情况下,Ti6Al4V切削锯齿化程度增强;在切削速度、进给速度增加,刀具前角降低的情况下,绝热剪切程度增强;Ti6Al4V切削形成符合热（粘）塑性失稳机制。