高温合金GH4169高速铣削仿真加工与分析

利用Third wave AdvantEdge FEM软件建立了三维切削模型,对高温合金GH4169进行了高速铣削模拟加工.通过模拟分析得到了切削速度、每齿进给量、切削深度对切削热的影响规律;试验中发现,切削速度的变化对切削温度的影响规律与高速切削理论有出入,切削速度的变化对切削温度的影响较每齿进给量和切削深度大.     

高速硬切削加工表面白层形成机理研究

白层是高速硬切削的特有现象,对加工表面完整性和零件的服役性能有着重要影响。针对高速硬切削加工表面白层问题,进行了对GCrl5淬硬轴承钢高速硬切削试验和表面白层测试,研究了不同切削条件下的白层形成机理,分析了切削速度和刀具磨损状态对白层特征的影响规律。分析结果表明,白层厚度随切削速度和后刀面磨损的增大而增大,而其分布的均匀性和连续性也将变差;切削速度和后刀面磨损的增加引起切削温度升高,导致加工表面快速淬火效应,使得白层厚度增大,其中切削速度的影响较为显著;在切削速度较低(100 m/min左右)时白层的形成机理主要为塑性变形,切削速度超过300 m/min则主要是马氏体相变所致,而在中间切削速度(200 m/min左右)时为2种机理的混合作用结果。     

高速切削30CrNi3MoV淬硬钢切屑形成机理的试验研究

通过30CrNi3MoV淬硬钢的高速切削试验,观察和测量不同切削条件下切屑形态的演变过程、锯齿状切屑形成的临界切削条件、切削力.结果表明,切削速度和刀具前角是影响切屑形态和切削力的主要因素,随着切削速度的提高,在某一临界切削速度下,切屑形态由带状屑转变为锯齿状切屑,随着刀具前角由正前角逐渐变为负前角,临界切削速度明显减小,当锯齿状切屑形成时,切削力大幅度降低.使用金属切削过程中绝热剪切临界切削条件判据对锯齿状切屑形成临界切削速度预测的结果表明,锯齿状切屑形成的根本原因是主剪切区内发生周期性的绝热剪切断裂.     

高速切削过程的优化

高速切削是切削加工发展的主要方向之一,它的应用可以大幅度提高生产效率、降低加工成本。根据需要优化选择合适的切削速度,才能真正发挥高速切削的优势。这里提出了高速切削最大生产率和最低成本优化模型,对高速切削时的切削速度进行了优化计算,探讨了主轴角加(减)速度、机床功率和刀具成本等对切削速度优化选择的影响。     

高速切削淬硬模具钢切屑形成机理的试验研究

对淬硬到60HRC的冷作模具钢Cr12MoV进行高速车削试验研究,分析了切削用量对切屑形成的影响规律。试验发现在中低切削速度时出现锯齿型切屑,但是在高切削速度下却出现带状切屑这种反常现象。同时切削速度对切屑变形系数的影响与传统金属切削理论相反。另外,经分析认为高硬度材料在高速切削时切屑形成主要由切削过程中的绝热剪切和金属热软化以及材料热导率变化共同作用的结果。     

锯齿形切屑成形机理分析与计算机模拟

基于ABAQUS分析了高速切削过程中锯齿形切屑的形成机理和影响切屑锯齿化程度的主要因素,选取不同切削速度和刀具前角进行切屑形成过程模拟和测试。结果表明,随着切削速度的增加以及刀具前角的减小,切屑的锯齿化程度随之增大。     

高速车削工件表面形貌及其粗糙度特征的试验研究

借助于扫描电镜照片、已加工样品表面形貌轮廓描绘和试验数据处理等手段,对高速车削工件已加工表面形貌与其表面粗糙度之间的关系以及它们的形成特征进行了分析研究.研究结果表明,切削速度和被切削材料的硬度是决定高速车削过程中被切削层材料变形和已加工表面形貌及其表面粗糙度形成的主要因素,随着被切削材料硬度和切削速度的提高,工件已加工表面质量在一定程度上得到了改善.在已加工表面上出现了犁垄和高速加工所特有的熔融金属涂抹现象,由此决定着已加工表面粗糙度值的变化.     

锯齿形切屑的计算机仿真

采用有限元方法仿真了不同切削速度下加工45钢的切屑形成过程。结果表明，较低切削速度下形成连续带状切屑，而高速切削时形成锯齿形切屑。通过对工件和切屑应力及温度分布的分析，探讨了锯齿形切屑的形成机理及影响因素。     

45钢高速切削过程中切屑形成的数值模拟

为了研究45钢高速加工中切屑形成机理,建立了高速加工的正交切削有限元模型,研究了45钢高速切削有限元建模过程中的Johnson-Cooks材料模型,刀屑接触模型及切屑分离准则等关键技术.利用建立的有限元模型对45钢的高速切削过程中的切屑成形进行了数值模拟,并研究了不同切削速度对切屑锯齿化程度的影响规律,得到了不同切削速度下的切屑锯齿化程度.     

高速铣削高强度钢切屑形态及影响因素研究

采用硬质合金涂层刀具高速铣削AF1410高强度钢,基于单因素试验法研究了切削参数对切屑形态和毛边形态的影响,分析了切屑锯齿间距、毛边几何参数随切削速度和进给量的变化规律.结果 表明:切削速度较低时,切屑自由表面形成上窄下宽、上深下浅的剪切滑移变形带,带内剪切变形较小,切削速度增加,绝热剪切变形增大,切屑自由表面形成平行的锯齿形态,锯齿间距随切削速度的提高而增大;在高速切削条件下,锯齿间距随进给量的提高而略有增大,切屑由顶部沿锯齿节间沟槽发生纵向撕裂形成毛边,毛边宽度和高度随切削速度先增大后减小,随进给量减小.     

TC4钛合金锯齿形切屑绝热剪切带的微观组织和显微硬度变化

使用金相显微镜、透射电子显微镜观察了TC4钛合金在不同切削速度下形成的锯齿形切屑的绝热剪切带的微观组织形貌,测量了绝热剪切带的显微硬度。结果表明,在较低切削速度下,绝热剪切带为形变带;在较高切削速度下,绝热剪切带为由细小等轴晶粒和局部发生了β相转变为α″相的马氏体相组成的转变带;随着切削速度的进一步提高,在绝热剪切带中观察到了非晶化这一新现象。无论绝热剪切带是形变带还是转变带,其显微硬度都随切削速度的增大而增大。根据绝热剪切带微观组织和显微硬度的变化规律,绝热剪切带显微硬度的强化可分为三个阶段:形变强化、细晶和马氏体相变强化、非晶强化。     

高速铣削淬硬钢时的切屑形态试验研究

使用Ti Al N涂层整体圆柱立铣刀,以(151~942)m/min的铣削速度,对淬硬的45钢和3Cr2Mo钢进行了高速铣削试验,研究了各种切削速度下的宏观及微观切屑形态。发现在高的铣削速度下形成了带有绝热剪切带的锯齿形切屑,并分析了切屑形态的演化过程。工件材料的硬度、强度、导热性能及切削速度对切屑形态和绝热剪切带的形成有着重要的影响。工件材料越硬、强度越高、导热系数越低,切削速度越大,越容易形成带有绝热剪切带的锯齿形切屑,而且,随着切削速度的增加,切屑的形态由卷曲向平坦发展。     

高速切削过程绝热剪切局部化断裂预测

基于高速切削过程绝热剪切饱和极限理论,结合锯齿形切屑绝热剪切带的变形和受力条件,以及材料的动态塑性本构关系,建立以切削速度、切削厚度和刀具前角为预测变量的高速切削过程绝热剪切局部化断裂的预测模型,并以淬硬45钢和FV520(B)不锈钢为例,预测其发生绝热剪切局部化断裂的临界切削条件。通过高速切削试验和金相试验,讨论了切削条件对绝热剪切局部化断裂过程的影响规律和敏感程度,验证了绝热剪切局部化断裂的预测结果。结果表明:较大切削厚度和较小刀具前角会降低绝热剪切局部化断裂的临界切削速度,建立的绝热剪切局部化断裂预测模型能有效预测切屑发生绝热剪切局部化断裂的临界切削条件。     

高速铣削SiC_p/Al复合材料表面形貌功率谱密度研究

为了研究切削参数对高速铣削SiCp/Al复合材料表面微观形貌的影响,本文采用不同切削参数进行了高速铣削实验,利用Talyscan150型表面粗糙度测试仪对加工表面进行测量,对获得的表面数据进行功率谱密度(PSD)分析。结果表明:高速铣削SiC颗粒增强铝基复合材料时,进给量与铣削深度对功率谱密度影响不大,切削速度是主要影响因素,并且随着切削速度的增大,功率谱密度值降低,表面质量提高。加工表面的主要空间波长成分能够反映加工工艺条件对加工表面形貌的影响。     

金刚石圆锯片锯解花岗石切削力及参数优化的实验研究

基于金刚石圆锯片锯解花岗石的切削力正交实验研究,对切削速度、进给速度和背吃刀量三因素影响切削力的显著性进行极差分析,得出切削力Fx、Fy、Fz随切削速度的增大而减小,随进给速度和背吃刀量的增大而增大的变化趋势。通过回归分析建立切削力数学模型并进行量化分析,得出切削速度对切削力Fx的影响要比对切削力Fy和Fz大、背吃刀量对切削力Fz的影响要比对切削力Fx和Fy大的结论,并以材料去除率和切削力为评价指标对工艺参数进行优化,得到用于生产加工的最佳工艺参数组合。     

基于有限元的切削加工仿真及残余应力分析

基于热弹塑性有限元理论在DEFORM3D软件中建立正交切削加工有限元模型.建模过程中考虑了工件材料本构关系、局部网格自动重划分、刀屑摩擦、切屑分离等影响切削仿真的关键因素,分析了切削过程中工件等效应力的分布.对工件在不同切削速度下的残余应力进行分析和比较,得出两者之间的定性影响关系.     

颗粒阻尼铣刀主要填充参数对切削性能影响的正交试验分析

采用正交试验方法,选取颗粒阻尼铣刀主要填充参数(颗粒填充率、颗粒密度、颗粒直径)作为试验因素,以加工后工件表面粗糙度作为铣刀切削性能影响因素的评价指标,设计L9(34)正交试验表得到9组方案。运用极差分析方法确定影响铣刀切削性能的主要因素和次要因素,找到试验因素对铣刀切削性能的影响规律,最终得出最优方案组合,并用方差分析方法对其进行验证。     

Some factors affecting the efficiency of individual grits in simulated grinding experiments

This study of the mechanics of grinding used a single grit approach and involved the development of a high frequency dynamometer to measure grinding forces at speeds of up to 37 m s^?1. Experiments have been carried out using idealised cutters to simulate abrasive grits; the grinding forces, the grinding coefficient and the specific energy were measured for a wide range of cutting speeds and workpiece hardness. For a grit of a given geometry the main factors affecting efficiency were found to be the hardness of the workpiece and the cutting speed.A theoretical model of the grinding process has been developed which enables normal grinding forces to be predicted from the flow pressure of the workpiece and the geometry and cutting efficiency of the grit.The implications of the work are discussed with particular reference to surface finish.     

Surface roughness and cutting forces modeling for optimization of machining condition in finish hard turning of AISI 52100 steel

An experimental investigation was conducted to analyze the effect of cutting parameters (cutting speed, feed rate and depth of cut) and workpiece hardness on surface roughness and cutting force components. The finish hard turning of AISI 52100 steel with coated Al₂O₃ + TiC mixed ceramic cutting tools was studied. The planning of experiment were based on Taguchi’s L₂₇ orthogonal array. The response table and analysis of variance (ANOVA) have allowed to check the validity of linear regression model and to determine the significant parameters affecting the surface roughness and cutting forces. The statistical analysis reveals that the feed rate, workpiece hardness and cutting speed have significant effects in reducing the surface roughness; whereas the depth of cut, workpiece hardness and feed rate are observed to have a statistically significant impact on the cutting force components than the cutting speed. Consequently, empirical models were developed to correlate the cutting parameters and workpiece hardness with surface roughness and cutting forces. The optimum machining conditions to produce the lowest surface roughness with minimal cutting force components under these experimental conditions were searched using desirability function approach for multiple response factors optimization. Finally, confirmation experiments were performed to verify the pertinence of the developed empirical models.     

高强度钢高速加工时切削力尺度效应特征规律研究

在切削速度118m/min～463m/min,每齿进给量0.078mm/z～0.2mm/z,切削深度0.2mm～1mm范围内,研究高速端面铣削某新型高强度钢材料(>42HRc、抗拉强度σb>1.2GPa)过程中切削力的变化规律,考察切削用量对铣削力的交互影响与尺度效应规律,并从切削变形机理上进行讨论与分析,使用残差分析与最小二乘法等统计方法,建立切削力与切削用量经验公式。研究结果表明:高速铣削时,切削深度、每齿进给量和两者之间的交互作用为对主切削力有显著影响的效应因素;该类型高强度钢的单位铣削力为45调质钢的1.0729倍～1.7917倍;非自由切削过程在高速切削条件下将会引发切削力的尺度效应。