PCD木工圆锯片应力模拟分析

PCD木工圆锯片的锯齿结构参数直接影响其加工的表面质量及刀具寿命。本文采用有限元分析方法对不同结构参数的ф300 mm PCD木工圆锯片在切深ap10 mm,转速1 000 rpm切割条件下的应力状况进行了计算机模拟分析。结果表明,当前角γ固定为15°,后角α从12°增加到15°、18°,最大拉应力和最大压应力增加均小于5%,说明刀具后角对锯片应力的影响较小;当后角α固定为12°,前角γ从15°增加到20°,最大拉应力增加了约30%,说明增大刀具前角会显著增加锯片根部拉应力集中度;其最佳结构设计为前角γ=15°、后角α=12°,此时PCD圆锯片具有最小的受力状况。     

Ti6Al4V钛合金切削性能模拟及响应面分析

为保证PCD刀具的使用寿命和加工精度,提高对Ti6Al4V钛合金的加工效率,对PCD刀具精车加工Ti6Al4V钛合金进行模拟仿真分析,并通过响应面分析法计算建立切削力和刀尖温度随刀具参数（前角γo、后角 αo、钝圆半径rε）变化的二次响应面数学模型。根据响应面模型方差分析和显著性检验证明响应面预测模型的有效性,分析PCD刀具精车加工Ti6Al4V钛合金时刀具参数对切削力和刀尖温度的影响从而获得最优刀具参数。结果表明：钝圆半径对切削力的影响最大,后角对刀尖温度的影响最大,适当增大前角、减小后角及钝圆半径能够有效降低切削力、刀尖温度;最终得出最优刀具参数组合为前角γo=12°、后角αo=7°和钝圆半径rε=0.04 mm。     

PCD刀具断屑槽参数仿生群算法优化北大核心

为提高PCD刀具使用寿命和Ti6Al4V钛合金工件表面质量,改善断屑效果,建立直线圆弧形断屑槽PCD刀具车削仿真模型,通过响应面法研究断屑槽参数(前角α、棱带长度L、曲率半径R)对切削力、刀尖温度和工件表面残余应力的影响,建立切削性能随断屑槽参数变化的二次多项式回归模型,应用方差分析和显著性检验验证模型的准确性。根据线性加权法,构建以切削力、刀尖温度和残余应力为目标的多目标优化模型,通过仿生群算法进行断屑槽参数优化。实验结果表明,PCD刀具断屑槽最优参数为前角α=30°、棱带长度L=0.1 mm、曲率半径R=0.42 mm。优化断屑槽参数后的PCD刀具能够有效降低切削力、刀尖温度和工件表面残余应力,改善断屑性能,形成规则的螺卷屑或长紧卷屑。     

加工复合地板耐磨层时PCD刀具切削参数的研究

切削参数是影响PCD刀具切削性能的主要因素。本文采用Element Six公司的SYNDITE CTH025型聚晶金刚石(PCD)复合片制成强化复合地板用切削刀具，进行了一系列加工强化复合地板耐磨层的切削实验。通过实验研究了切削参数对刀具切削力的影响，得出了切削力随切削参数的变化规律，指出随着切削深度的增加，PCD刀具切削力增加；进给速度的增加使切削力增加；切削速度的增加将会使切削力降低。同时，分析了切削参数对刀具磨损、工件加工质量以及加工效率的影响。最后，本文总结了采用PCD刀具加工强化复合地板时加工参数的选择原则，认为当n=6000r／min、f=10000mm／min能够实现较高的加工效率，并保证工件的加工质量。     

内凹刃口PCD刀具电火花刃磨工艺

通过分析典型内凹刃口PCD刀具的特征,归纳出其加工难点,阐明了电火花刃磨工艺路线及对加工设备的要求,提出了刀具定位、电极在线车削等的工艺方案,总结了主要放电条件参数.对比及检测结果表明,该工艺能满足高品质内凹刃口PCD刀具的加工要求,加工的刀具完全可以替代进口产品.     

基于Deform的大长径比PCD微铣刀结构设计及参数优化

微细铣削技术是最适合加工高深宽比微结构的微细加工技术之一,而微铣刀制约着微细铣削技术的发展。针对高深宽比微结构的微细铣削加工,设计一种大长径比PCD直刃微铣刀,通过Deform有限元仿真研究不同微铣刀结构参数对铣削力和毛刺高度的影响规律。进一步地,采用多目标曲面响应分析方法对侧刃后角、底刃后角和底刃倾角3个因素进行试验设计,得到优化后的微铣刀结构参数为侧刃后角30°,底刃后角15°和底刃倾角7°。      

我国金刚石木工刀具发展评述

人造板加工业，尤其强化木地板加工业的发展和木工机械的数控化趋势，使得传统的木工刀具越来越不适应，金刚石木工刀具得到迅速发展。金刚石(PCD)木工刀具具有高硬度、高耐磨性和高导热性等独特优点。刀具的寿命长，加工效率高，大大降低了综合成本。近年来，我国木工机械发展迅猛，对金刚石木工刀具的需求剧增，但由于设备条件的限制，国产金刚石木工刀具的发展较慢，仍无法取代进口刀具，以适应木材加工业的发展需求。     

SiC增强铝基复合材料的切屑形貌与变形

SiC增强铝基复合材料切削时的切屑形貌和变形系数是确定切削变形程度的重要手段,是计算其它切削过程参数的来源.通过采用硬质合金和聚晶金刚石PCD刀具车削SiC增强铝基复合材料,观察切屑形貌的SEM图片,检测切屑变形尺寸,计算切屑变形系数.结果表明,正常切削条件下切屑形态为节状锯齿形,且锯齿顶角约为45°;切削速度对变形系数的影响曲线呈驼峰型,即在积屑瘤生长阶段,增大切削速度会减小变形系数,而在积屑瘤消退阶段,增大切削速度会增大变形系数;随着进给量和刀具前角的增加,变形系数都会相应地减小.     

三维木材切削虚拟仿真与木工刀具参数优化研究

利用ANSYS的Solid95单元构建木材切削三维模型并对切削过程进行有限元分析,通过分析可获得不同刀具前角所对应的最大有效应力并推断最优前角的角度值.取不同前角试制木工刀具,将其安装到小木块加工机上进行试验,结果表明,优化结果与试验结果基本一致.利用该方法可对木材切削过程进行分析及对刀具进行优化设计.     

薄壁件铣削加工刀具几何参数优化

针对汽车检具薄壁件铣削变形问题,通过改变铣刀的几何参数建立铣削单因素和三因素四水平的正交实验。利用有限元软件AdvantEdge和ABAQUS分别对铣削加工过程和加工残余应力引起的变形进行仿真,研究不同的刀具几何参数对工件变形的影响。采用田口法分析了刀具几何参数对加工变形的综合影响程度。结果表明:刀具后角对工件加工变形影响的最为显著,螺旋角次之,前角最不显著;获得AA5083铣削的铣刀刀具几何参数组合。通过实验对优化后的刀具几何参数的正确性进行验证,证明该方法是检具薄壁件加工中刀具几何参数优化选择的一种有效的方法。     

金刚石干切圆锯片的热应力分析

本文建立了金刚石干切圆锯片的热应力分析模型，采用有限元的方法对在圆盘基体上开空冷槽孔的金刚石干切圆锯片，以槽的宽度、槽孔方位角（槽孔与弦线之间的夹角）、槽的位置（槽孔圆心与锯片中心的距离）、槽的个数及槽的长度等结构参数为试验因素，进行热应力的计算，探讨各种结构参数对锯片结构热应力及变形的影响。分析结果表明，在相同载荷作用下，开有空冷槽孔的锯片平均温度降低约35％；切向变形比普通锯片小30％以上，径向、轴向变形大部分小35％以上。合理结构的开空冷槽孔锯片能明显降低锯片的平均温度与变形。     

Effects of slots on the lateral vibration of a circular saw blade

In the majority of cases, wood is cut at a high feed rate and high rotational speed by circular saw blades with tungsten carbide tips brazed on the periphery of metal circular plates. Slots are made at several places from the periphery towards the center of a saw blade to prevent lateral vibration, both in idling and cutting, and to prevent a drop in critical rotational speed caused by heat expansion on the blade periphery during the cutting operation. In this paper, variations of lateral vibration mode, natural frequency and critical rotational speed of a slotted circular saw blade are investigated experimentally and by numerical calculations. The lateral deflection of a circular saw blade at the critical rotational speed and at the rotational speed near it is examined by a timber-cutting experiment.     

激光切缝金刚石圆锯片的降噪机理研究

金刚石圆锯片切割石材过程中产生很大噪声。本文用CAD软件设计了不同细缝形状的锯片基体 ,用有限元软件ANSYS分析了锯片基体的模态 ,并结合噪声测试试验分析了激光切缝金刚石圆锯片的降噪机理。     

耐冲击型金刚石圆锯片锯切受力的数值模拟(二)——以新型半圆形水槽锯片为例

建立耐冲击型金刚石锯片锯切受力的有限元分析模型,围绕新型半圆形水槽和传统U型水槽的2种齿形结构,以数值模拟对比研究金刚石圆锯片的锯切受力。仿真结果表明:在承受相同载荷的情况下,新型半圆形水槽锯片较传统U型水槽锯片在锯切受力时的变形、应力方面都得到了明显改善,其变形量减少11.56%,第一、第三主应力分别降低24.04%和34.19%,因而其承受大载荷和耐冲击性能良好。      

超薄切割片的加工变形研究现状

超薄切割片在工作中极易出现径向加工变形。从应力和变形的理论分析、有限元模拟分析和试验研究等方面,对超薄切割片的加工变形研究现状进行总结。此外,分析研究中存在的问题,介绍具有相似结构的砂轮和圆锯片的相关研究成果。结果发现:切割片转速对超薄切割片变形影响的研究比较系统,但磨削深度和进给速度对其影响的相关研究还有一定的差距。同时,切入工件时测量方法的缺失也限制了研究的深入。因此,需要不断完善理论公式并充分应用有限元模拟,持续推进相关研究,优化和补偿超薄切割片的变形,提高工件的加工精度。      

Cutting force prediction of sculptured surface ball-end milling using Z-map

The cutting force in ball-end milling of sculptured surfaces is calculated. In sculptured surface machining, a simple method to determine the cutter contact area is necessary since cutting geometry is complicated and cutter contact area changes continuously. In this study, the cutter contact area is determined from the Z-map of the surface geometry and current cutter location. To determine cutting edge element engagement, the cutting edge elements are projected onto the cutter plane normal to the Z-axis and compared with the cutter contact area obtained from the Z-map. Cutting forces acting on the engaged cutting edge elements are calculated using an empirical method. Empirical cutting mechanism parameters are set as functions of cutting edge element position angle in order to consider the cutting action variation along the cutting edge. The relationship between undeformed chip geometry and the cutter feed inclination angle is also analyzed. The resultant cutting force is calculated by numerical integration of cutting forces acting on the engaged cutting edge elements. A series of experiments were performed to verify the proposed cutting force estimation model. It is shown that the proposed method predicts cutting force effectively for any geometry including sculptured surfaces with cusp marks and a hole.     

金刚石圆锯片不同转速下的横向振动分析

由于大直径金刚石圆锯片的径厚比>200,属于薄板类工具,所以抗弯能力有限。金刚石圆锯片在高速切削过程中常常引起振动,一旦该振动频率与其他外部激振频率发生共振,振幅将会快速增大。利用激光位移传感器,对金刚石圆锯片横向振动测量,研究其在不同转速范围内的横向振动问题。通过转速-振幅曲线,得出圆锯片的横向振幅与转速的变化规律。结果表明:锯片横向振幅随转速增加而增加。在锯片工作转速范围内,其振幅值较小,超过工作转速振幅急剧增加。内径100 mm,外径2300 mm的圆锯片在转速达到300 r/min时,振幅是外径800 mm圆锯片的3.5倍,外径3600 mm的圆锯片同等情况下振幅是外径800 mm圆锯片的7倍。      

金刚石锯片切割性的评价方法和检测系统的研制

本文探讨了金刚石锯片切割性能的评价方法,基于此方法,应用多参数检测技术和LabVIEW软件平台开发出一套金刚石锯片性能检测系统。该系统可以实时的实现金刚石锯片切割性能参数的采集、显示、分析、存储和回放等功能。通过保存的数据可以方便的求出试验锯片的最大给进速度和平均给进速度以及功率的最大值和平均值等,来综合评价锯片的切割性能。     

金刚石圆锯片节块几何形状对磨损机理的影响

本文对目前石材加工领域广泛使用的具有几种典型节块结构的金刚石圆锯片的磨损机理进行了一些分析。讨论了节块几何形状和排列方式对锯片磨损的影响程度,并比较了从外观结构出发制造中凹与单纯从配方的角度制造中凹的优缺点。最后从切削加工的角度对改进金刚石圆锯片的质量提出了一些建议。     

特殊结构金刚石圆锯片的瞬态动力学分析

本文建立了多孔基体与非等弧长节块相组合的特殊结构金刚石圆锯片瞬态动力学模型,通过ANSYS软件对特殊结构金刚石圆锯片的有限元模型进行瞬态载荷响应计算,得出不同切削参数对锯片关键部位瞬态应力和变形的影响。分析结果表明,进给速度对锯片应力和变形影响最大,切削速度次之,切削深度最小。特殊结构金刚石圆锯片在变形、应力方面与普通结构金刚石圆锯片相比,都得到了较大改善。此分析对实际工程应用及进一步优化锯片结构具有一定的指导意义。