车削加工过程中切削力的试验研究

运用DEFORM仿真软件对金属切削过程进行仿真实验,以金刚石为切削刀具,AISI52100淬硬钢为工件材料,采用正交仿真实验分析切削速度、进给量、切削深度对切削力的影响规律,并给出实验范围内的最优加工参数组合,当切削速度vc=120 m/min、进给量f=0.10 mm/r、切削深度为时ap=0.1 mm,切削力达到最小。最后运用回归分析方法建立切削力的经验模型,对得到的经验公式进行显著性检验,证明经验公式的可信性。     

基于正交实验的40Cr车削性能的研究

采用硬质合金车刀,利用正交实验法进行40Cr车削力的实验,得到切削速度、进给量、背吃刀量与车削力的关系,并且得出了切削力的经验公式。在实验过程中得知被吃刀量对切削力的影响是最大的,其次是进给量,切削速度影响较小。切削力因背吃刀量增大而增大;因进给量的增大而增大;切削速度大于50m/min时,切削力随着切削速度的增大而减小。     

基于正交实验的45钢车削性能的研究

用硬质合金车刀,采用正交实验法进行40 Cr车削力的实验,得到转速、进给量、背吃刀量与切削力的关系,主切削力随进给量的增大而增大,背吃刀量的增大而增大,当速度大于50 m/min,主切削力随速度的增大而减小.其中背吃刀量的影响最大,其次是进给量,速度的影响效果最低.正交实验所得的经验公式Fz=2 685ap0.98f0.744v-0.153,Fy=1 912ap0.88f0.59v-0.153,Fx=2 834ap1.02f0.51v-0.4.     

基于等效切削刃的切削力预报模型

提出了一种新的切削力预报模型.考虑了切削过程变量如切削深度与进给量,以及刀具几何参数如副切削刃及刀尖圆弧半径的影响,获得了稳态切削条件下斜角切削时的切削力预报公式.对铝合金和中碳钢作了车削实验,证明预报的切削力符合实验测量结果.     

基于等效切削刃的切削力预报模型

提出了一种新的切削力预报模型。考虑了切削过程变量如切削深度与进给量,以及刀具几何参数如副切削刃及刀尖圆弧半径的影响,获得稳态切削条件下斜角切削时的切削力预报公式。对铝合金和中碳钢作了车削实验,证明预报的切削力符合实验测量结果。     

对称V形槽切削的切削力研究

经理论分析，在适当简化的基础上，采用数学、力学方法建立了对称Ｖ形槽直角切削的切削模型．在此基础上推导出了对称Ｖ形槽直角切削的切削力理论公式及切削方程式，并对切削力公式进行了实验验证．结果表明，当刀尖角较大时，理论预测值与实验值符合较好．     

对称V形槽切削的切削力研究

经理论分析，在适当简化的基础上，采用数学、力学方法建立了对称Ｖ形槽直角切削的切削模型．在此基础上推导出了对称Ｖ形槽直角切削的切削力理论公式及切削方程式，并对切削力公式进行了实验验证．结果表明，当刀尖角较大时，理论预测值与实验值符合较好．     

切削功率模型实验分析与建模

为得到更加准确的切削功率模型,来提高机床能耗评估、节能优化的能力,以平面铣削加工为例,选择灰铸铁作为工件材料,采用四因素(主轴转速、每齿进给量、铣削深度和铣削宽度)四水平正交实验设计,在一台加工中心开展切削实验,通过功率数据采集装置测量得到切削功率,实验结果和模型精确度评估表明:当W400F-FS的涂层铣刀铣削型号为HT250的灰铸铁时,用单位体积切削能和切削力经验公式计算切削功率的平均相对误差分别为16.06%和32.63%,而用SPSS软件拟合出的模型计算切削功率的平均相对误差为3.7%,从而解决了通过单位体积切削能和切削力经验公式计算切削功率误差较大的问题.     

微机确立切削力公式系统

本系统在车床上对切削参数Ｔ（ａｐ）、Ｓ（ｆ）进行计算机（型号ＩＢＭ－ＰＣ／ＸＴ）数据处理，一般切削８刀就可在微机上显示并打印出切削力Ｆ和Ｔ、Ｓ的关系公式Ｆ＝ＣＦＴＸＳＹ。本系统大大提高了实验数据的效率和可靠性，相应地也可建立很多新型材料的切削力实验公式     

HT250铣削加工实验研究及切削参数优化——以发动机缸体精加工为例

通过改变铣削加工灰铸铁HT250时的切削用量,设计正交实验,获得不同切削用量组合下的切削力值和表面粗糙度值.采用极差分析方法对数据进行了处理和分析,得到了各因素的优水平,并且分别选出了以表面粗糙度为指标时的优化的参数组合和以切削力为指标时优化的参数组合.运用稳健性设计方法,对影响表面粗糙度和切削力的切削用量进行了优化,最终得出了基于稳健性设计的优化的参数组合.     

航空铝合金高速铣削加工的三维数值模拟

针对当前高速切削加工中模拟直角和斜角的有限元模型将变厚度切削层、螺旋形刀刃分别简化为等厚度切削层和直线形刀刃的不足,采用更接近实际的三维螺旋齿铣刀模型和变厚度切削层模型,对航空铝合金7050 T7451进行了高速铣削加工数值模拟,得到了铣削过程的切削力、切削温度及切屑形状.通过高速铣削实验测得了切削力,在相同的切削条件下模拟结果与实验结果比较吻合,切削温度及切屑形状也与实际相符.研究表明,三维螺旋齿铣刀模型和变厚度切削层模型可以准确模拟高速铣削加工过程,能够进一步用于研究切削参数与切削力、切削热之间的关系,进行切削参数及刀具寿命优化.     

压铸镁合金AZ91D钻削力经验公式

采用正交试验的方法对压铸镁合金AZ91D进行了钻削试验,用多元线性回归法对试验结果进行了处理,建立了压铸镁合金AZ91D的钻削力与扭矩的经验公式。由经验公式可以确定:对钻削力和扭矩影响最大的是钻头直径 d,进给量 f次之,切削速度 v的影响最小。因此在实际生产中可以采用提高转速的办法来提高加工效率,减少能耗。     

基于回归法的钛合金(Ti-6Al-4V)插铣铣削力建模分析

针对钛合金(Ti-6Al-4V)的切削特点,研究了具有高速、高效特点的Ti-6Al-4V的插铣过程,分析了切削力的特点,构建了切削力分析试验平台,对铣削力的变化规律进行了研究,采用Taguchi正交试验法,运用多元线性回归法进行数值拟合,建立Ti-6Al-4V插铣过程铣削力模型．经试验验证,该模型是有效的,铣削力误差在10%以内,为研究钛合金插铣过程提供了依据．     

石墨电极接头锥面切削机理研究分析

石墨电极接头作为一种新型高性能低成本冶炼金属的石墨材料,具有广泛的应用前景。然而,石墨电极接头在生产加工中却存在着很多问题,难以厘清。为了探明石墨电极接头锥面的加工性能,本文进行石墨电极接头锥面正交车削实验。实验选取不同刀具角度的硬质合金刀具进行不同车削参数实验,并进行分析。结果表明：加工石墨电极接头锥面时,切削力呈现波动状态,并且切削力大小随走刀速度 和切削厚度 的增大而增大,随切削速度 、刀具前角 和后角 增大而减小。此外,由于石墨电极接头是脆性材料, 增大时刀具并不会产生积削瘤。基于最小切削力和表面粗糙度目标,本文得到的最佳切削参数及刀具角度为 =0.5mm、 =160mm/min、 =100mm/min、 =12°、 =16°。本文得出的最优工艺参数及相关结论可为企业在生产实践中提供理论参考。     

基于田口法的微织构PCBN刀具织构参数优化

利用有限元分析软件ABAQUS研究微织构PCBN刀具车削Cr12MoV的过程,采用田口法进行正交试验设计,通过信噪比分析方法研究刀?屑实际接触面积、切削力和切削温度随织构参数的变化规律,并获得织构参数的最优组合。结果表明,刀?屑实际接触面积分别随织构槽宽和织构刃边距的增大而减小,织构槽宽和织构刃边距对刀具的切削性能影响最显著;与无织构刀具对比,选取最优织构参数组合的微织构PCBN刀具可使切削力降低5.2%,切削温度降低4.7%。     

镁合金低温切削性能及工艺参数优化

为改善镁合金的切削加工性能及加工表面完整性,优化切削加工工艺参数,基于拟水平法设计了四因素四水平正交车削试验,研究切削三要素以及切削介质（常温干切、液态二氧化碳和液氮）对ZK61M镁合金车削加工表面完整性的影响规律。实验结果表明：切削深度对切削力的影响最显著,进给量次之,切削速度的影响较小,低温切削能降低切削力,但对切削力的影响不显著;进给量对表面粗糙度和残余应力具有显著影响,随着进给量增大,表面粗糙度增大,并引入表面残余拉应力;冷却介质对表面粗糙度和表面残余应力具有次显著影响,相比于常温切削,采用低温切削能有效降低加工表面粗糙度,细化表层晶粒,增大表面残余压应力,同时,采用液态二氧化碳作为冷却介质的效果优于液氮。基于灰色关联分析得到ZK61M镁合金低温切削的最优工艺参数：v_c=100 m/min,f=0.05 mm/r,a_p=0.4 mm,采用液态二氧化碳作为冷却介质。用关联分析结果建立了工艺参数与加工质量间的响应预测模型,平均误差为7.93%。     

超精密切削切屑形成过程的三维有限元仿真

基于大变形有限元理论,建立了超精密切削的三维有限元模型,利用通用的商业有限元软件实现了超精密切削切屑形成过程的三维仿真．并对正交直角切削和斜角切削切屑的形成过程进行了比较深入的分析研究．结果表明：在同样切削条件下,斜角切削过程中产生的切削热、塑性应变和等效应力小于正交直角切削时产生的切削热、塑性应变和等效应力．     

基于铣削力突变的拼接模具硬态铣削工艺优化

针对刀具磨损过快和加工稳定性下降的问题,进行了淬硬钢Cr12MoV拼接模具铣削过程中铣削参数和路径优化的研究.通过试验研究揭示了刀具铣削方向、切削速度、进给速度及切削深度对拼接处铣削力突变的影响规律,并借助多因素试验得到了铣削条件对铣削力突变影响的主次因素.为降低铣削力突变对铣削过程的影响,以铣削力突变最小为目标进行了正交试验研究,并在此基础上得到了优化后的铣削参数组合.研究成果可为拼接模具铣削工艺优化提供有意义的参考.     

表面微坑织构对球头铣刀片结构强度的影响

为了分析微坑织构对球头铣刀片的应力与变形的影响,利用DEFORM-3D有限元分析软件对钛合金TC4进行了动态仿真,得到了X、Y、Z方向的切削力.将切削力施加在球头铣刀片相应的接触区域上,借助ANSYS进行静力仿真,分析了微坑织构对球头铣刀片结构强度的影响,并采用正交试验和极差分析法优化织构参数.结果表明,微坑织构可以增大铣刀片的等效应力,并减少铣刀片变形;织构参数对结构强度影响顺序为:间距直径距刃深度.