基于ABAQUS高速切削Ti-6Al-4V切削状态的有限元仿真

文章基于Abaqus/Explicit的Johnson-Cook材料模型以及断裂准则模拟高速正交切削Ti-6Al-4V,仿真分析了切削速度、切削深度、刀具前角变化时对平均切削力以及锯齿状切屑形态的影响.研究结果表明:切屑锯齿化程度和齿距随切削速度和切削深度的增加而增大,随前角的增加而减小.平均切削力在切削速度为60m/min-180m/min时趋于平稳,随切削深度增加而增大,随前角增大而减小.     

切削速度对某新型易切削钢切屑形态及加工表面形貌影响

为了明确切削速度对某新型易切削钢切屑形态及加工表面形貌的影响规律,开展了不同切削速度下某新型易切钢的切削试验,研究切屑形态和已加工表面形貌并分析其产生原因。结果表明：宏观上,在切削速度大于150 m/min时,该易切削钢切屑以短管螺旋状为主,当切削速度小于150 m/min时,切屑以发条状和破断弧形为主,形成锯齿形切屑的临界切削速度大约在200 m/min;切削速度影响切屑底面形貌,在低速切削时,切屑底面较多大小不一的撕裂状凹坑、沟槽,当切削速度增大至200 m/min 时,能够形成表面较光滑的切屑底面;低速切削该易切削钢时,工件表面粗糙度较大,3D形貌显示波峰高度、波谷深度也均较大,随着切削速度的增加,粗糙度减小,3D形貌亦趋于平缓。     

Zr_(41.2)Ti_(13.8)Cu_(12.5)Ni_(10.0)Be_(22.5)大块非晶合金的切屑和切削力试验(英文)

为了解非晶合金的切削机理,对大块非晶合金Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10.0Be22.5进行了不同切削深度的切削实验,然后用扫描电镜、X光衍射仪和测力系统对切屑形态和切削力进行观察和测量。实验结果表明:Zr基非晶合金在受拉的时候,比全脆性材料有更好的塑性表现,其切屑形态独特且具有塑性剪切带特征;主切削力Fz随切削深度的增加而增长,但Fx和Fy则几乎没有变化。     

ZR41.2TI13.8CU12.5NI10.0BE22.5大块非晶合金的切屑和切削力试验研究

为了解非晶合金的切削机理,对大块非晶合金Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10.0Be22.5进行了不同切削深度的切削实验,然后用扫描电镜、X光衍射仪和测力系统对切屑形态和切削力进行观察和测量。实验结果表明：Zr基非晶合金在受拉的时候,比全脆性材料有更好的塑性表现,其切屑形态独特且具有塑性剪切带特征;主切削力Fz随切削深度的增加而增长,但Fx和Fy则几乎没有变化。     

SiCp/Al 复合材料高速切削去除机理及表面质量研究

目的 探究高速加工下SiCp/2024Al复合材料切屑形成机理及加工表面质量情况,为改善该材料加工性能提供理论依据。方法 设计高速正交铣削实验,对SiCp/2024Al复合材料进行不同切削速度下的高速加工,并通过对切屑形态、切削力、切削能耗、加工表面形貌及加工硬化情况进行分析,探明高速加工下材料去除机理及加工表面质量变化。结果 在较低速度下复合材料的切屑形成过程为第一变形区的剪切变形和SiC颗粒破碎,切屑形态为锯齿状;切削速度在300~800 m/min时,随着速度的提高复合材料切屑连续性下降,切削速度在1 000 m/min时,复合材料韧脆性能发生转变,切屑呈现崩碎状;切削力在切削速度300~1 000 m/min时,随速度提高明显减小,主切削力由300 m/min时的320 N左右下降至1 000 m/min时的180 N左右,切削能耗显著降低;失效的SiC颗粒破坏加工表面质量,而高速加工对表面质量有一定改善,切削速度由300 m/min 提高到1 000 m/min时,表面粗糙度由0.68 μm下降至0.47 μm,加工硬化深度也随切削速度提高而减小。结论 在一定条件下,高速加工有助于改善SiCp/2024Al复合材料的加工性能,其动态力学性能将发生变化,切削力和切削能耗下降,加工表面变形程度降低、质量提高。     

基于独立分量分析理论的大块非晶合金切削信号检测

研究了在大块非晶合金切削力信号检测时利用独立分量分析法对检测信号进行去噪处理技术。在试验中，采用独立分量分析法对切削测量系统测量的大块非晶合金切削力信号进行迭代分离，从而提取出主切削力信号。并针对大块非晶合金在不同切削深度下的变形特征，运用扫瞄式电子显微镜观察了大块非晶合金的切削带特征。主切削力信号频谱的快速傅里叶变换分析表明，随着切削深度的增加，切削力信号高频部分的振幅越来越大，而大块非晶合金切削力信号高频部分是由切削带形成过程的特征引起的，并随着切削深度的增加而增加，且主切削力Fz 的频率为115 Hz。研究结果表明：采用独立分量分析法进行噪声分离后更能精确识别切削力信号中的主要信息，减少噪声造成的误判。     

基于独立分量分析理论的大块非晶合金切削信号检测（英文）

研究了在大块非晶合金切削力信号检测时利用独立分量分析法对检测信号进行去噪处理技术。在试验中,采用独立分量分析法对切削测量系统测量的大块非晶合金切削力信号进行迭代分离,从而提取出主切削力信号。并针对大块非晶合金在不同切削深度下的变形特征,运用扫瞄式电子显微镜观察了大块非晶合金的切削带特征。主切削力信号频谱的快速傅里叶变换分析表明,随着切削深度的增加,切削力信号高频部分的振幅越来越大,而大块非晶合金切削力信号高频部分是由切削带形成过程的特征引起的,并随着切削深度的增加而增加,且主切削力Fz的频率为115 Hz。研究结果表明:采用独立分量分析法进行噪声分离后更能精确识别切削力信号中的主要信息,减少噪声造成的误判。     

Zr基大块非晶合金铣削力实验研究

为了了解非晶合金的切削力学特性,以Zr基大块非晶合金和45钢为对比试样,通过正交实验探明非晶合金的铣削力特点以及铣削参数对切削力的影响,并利用线性回归方法建立了实验条件下的铣削力经验公式。实验结果表明:非晶合金Y轴铣削力最大,X轴最小,而且Y轴铣削力受铣削参数变化影响最大,其次为X轴,Z轴则几乎不受影响;轴向切削深度和径向切削深度对铣削力的影响明显,进给量和切削速度的影响较小。     

硬质合金车削30Cr13不锈钢磨损机理研究

为了发现TiAlN基纳米涂层钨钴类硬质合金刀具车削30Cr13不锈钢时在不同切削速度下的干式切削磨损机理,借助光学显微镜、扫描电子显微镜及能谱分析,对其磨损机理进行试验研究,试验结果表明:保持切削深度1.5mm、进给量0.2mm/r不变,当切削速度依次取υ=123m/min、υ=132m/min、υ=142m/min、υ=152m/min和υ=163m/min时,切削速度与刀具耐用度的关系呈现"驼峰曲线"性质,低速υ=123m/min时前刀面以粘附磨损为主,随着切削速度增加,切屑与前刀面紧密接触地方在磨料磨损、粘附磨损、扩散磨损、氧化磨损的共同作用下逐步形成"月牙洼"磨损,并随着切削速度的增加向切削刃方向扩展,υ=142 m/min时刀具耐用度最好,经济效益显著。     

超声振动超精密车削Ti6Al4V的表面质量研究

为研究超声振动辅助超精密车削Ti6Al4V切削性能,使用Son-x公司的UTS one设备使单晶金刚石刀具在切削方向振动,使用350FG摩尔Nanotech 4轴机床进行加工,采用四因素三水平正交试验,试验因素为切削速度、切削深度、进给速度和刀具振幅,切削力、表面粗糙度为评价指标。采用Zygo的Nexview 8050三维光学表面轮廓仪测量表面粗糙度;采用Kistler 9256B三相测力仪测量主切削力、进给抗力、切深抗力;采用日立TM3000扫描电镜对切屑进行观察。结果表明：切削速度对表面粗糙度和切削力的影响最大,切削深度和刀具振幅影响次之,进给速度对表面粗糙度和切削力均无显著影响;提高刀具振幅从总体趋势上可以降低切削力和表面粗糙度;随着切削速度的提高,即使切削速度远低于传统公式中计算出来的临界切削速度,切屑也会从平整带状变为两侧呈规律性锯齿状的带状,进而成为散裂状并且中间出现裂纹的切屑,在刀具振幅下降的过程中,以上现象更为明显。