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。     

考虑切削条件变化的刀屑摩擦因数反求方法

基于Advant Edge FEM分析了刀屑摩擦因数对工件已加工表面残余应力仿真的影响,提出了一种利用有限元仿真实验数据建立切削力与刀具几何参数(前角、钝圆半径)、切削用量和刀屑摩擦因数之间关系的经验模型,从而通过切削力的实验值来反求刀屑摩擦因数的方法,以提高工件残余应力分布的有限元仿真精度。仿真实验结果表明,与软件默认的摩擦因数和平均库仑摩擦因数相比,用文中方法所求得的摩擦因数仿真得到的车削45钢工件的残余应力分布与实验结果更为接近。     

考虑切削条件变化的刀屑摩擦系数反求方法

基于AdvantEdge FEM分析了刀屑摩擦因数对工件已加工表面残余应力仿真的影响,提出了一种利用有限元仿真实验数据建立切削力与刀具几何参数（前角、钝圆半径）、切削用量和刀屑摩擦因数之间关系的经验模型,从而通过切削力的实验值来反求刀屑摩擦因数的方法,以提高工件残余应力分布的有限元仿真精度。仿真实验结果表明,与软件默认的摩擦因数和平均库仑摩擦因数相比,用文中方法所求得的摩擦因数仿真得到的车削45钢工件的残余应力分布与实验结果更为接近。     

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。     

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。     

基于正交试验的PCD刀具加工铝合金时切削性能的研究

通过PCD刀具切削铝合金的正交试验，分析刃磨刀具用砂轮的结合剂和切削用量对切削力与工件表面质量的影响。结果表明：进给量与砂轮结合剂对切削力和工件表面粗糙度影响较大，而切削速度与切削深度的影响相对较小，优方案为陶瓷结合剂金刚石砂轮刃磨的PCD刀具在切削用量v=88．45m／min，切削深度αp=0．1mm，进给量f=0．032mm／r时，工件表面粗糙度最小，同时切削力也较小。     

刀具断屑槽对切削过程影响的数值模拟

本文通过有限元法模拟切削过程,对硬质合金刀片断屑槽在切削过程中的影响做了研究。结果表明采用平滑的槽型曲面有利于降低主切削力;断屑槽能够降低轴向力和径向力,进而可以帮助提高加工精度和工件的表面质量。切削过程中,有断屑槽的刀片表面等温线分布集中,而没有断屑槽的刀片表面有多个最高温度区域且温度更高,不利于刀片的使用寿命。另外,有断屑槽的刀片所产生切屑的有效应力、有效应变更大,更适合于加工塑性好的材料。     

基于切削技术的金刚石刀具磨损特征分析

金刚石刀具的磨损情况决定其使用寿命。用金刚石PCD刀具切削6061-T6镁铝合金工件,通过不同切削速度、切削深度、振动频率、刀具后角时的切削力及切削温度变化,研究不同刀具前后角、进给量、切削转速时的工件表面粗糙度及刀具磨损面积。结果表明:金刚石刀具的切削力和切削温度随切削速度、切削深度的增加而增大,随振动频率的增加而减小;刀具后角增大,金刚石刀具的切削力呈先下降而后缓缓上升趋势,但对切削温度的影响很小。当刀具前角为10°,刀具后角为8°,切削速度为0.46?m/s,切削深度为28?μm,进给量为0.10?mm/r,切削转速为4100?r/min,振动频率为22?kHz,切削振幅为9?μm时,金刚石刀具的磨损面积最小,磨损程度最低,使用寿命最长,但工件的表面粗糙度稍高。      

奥氏体不锈钢车削时刀具磨损对切削因素和表面质量的影响研究

研究了奥氏体不锈钢车削加工过程中刀具后刀面磨损对切削力、切削温度、粗糙度及残余应力影响规律。试验结果表明:当刀具后刀面磨损在一定范围内,F_x与F_z随磨损量的增加而显著增大,而F_y基本保持不变;温度随刀具后刀面磨损量增加而显著增大;工件的表面粗糙度随刀具后刀面磨损量增大而增大;当车刀后刀面磨损为0.167 mm时,工件加工表面的残余应力最大。     

微槽刀具切削GH4169的工件表面完整性研究

针对如何改善零件的已加工表面完整性,提高零件的服役能力,文章基于温度场形状开展切削GH4169的刀具前刀面微槽设计研究,设计并制备了新型微槽刀具,并将原刀具和微槽刀具加工后的工件表面完整性进行对比试验研究,结果表明:微槽结构改变了刀具的平衡力系,使其切削力和切削温度降低,进而使得在推荐切削参数下,使用微槽刀具切削的表面质量优于原刀具,粗糙度降低了22.96%,残余拉应力降低了30.7%,工件表面显微硬度随切削速度的增加而加剧,且微槽刀具切削后的工件硬化程度和深度均有所降低。     

涂层硬质合金刀片微槽微织构复合设计

文章在涂层硬质合金刀片前刀面切屑刃近域微槽设计基础上,为了更好的降低刀片的切削温度,设计了(条纹型、波纹型、梳齿形)三种微织构形式,并将之与微槽复合形成刀具前刀面微结构造型,通过DEFORM3D仿真实验,研究了三种微织构参数对降温效果的影响,分别优选出三种微槽微织构复合刀具,并对比分析所优选出的三种微槽微织构复合刀具与原刀具及微槽刀具切削力及已加工表面残余应力。研究表明:新的微槽微织构复合设计均具有一定的降温效果,梳齿形微槽微织构降温效果最好;波纹型微织构的置入能够有效减低刀具的切削力,减少切削热的产生,而条纹型微织构的置入可以有效减少切削热向刀具的传递,从而降低刀具切削温度;与原刀相比,优选出的三种微槽微织构刀具能够有效增大工件表层的残余压应力。     

基于刚粘塑性变分原理的金属切削过程数值模拟

为了研究切削过程中的切削力和切削温度的分布和刀具磨损,优化高速切削参数,基于刚粘塑性有限元方法,采用有限元计算软件建立适于金属切削过程的三维有限元模型。模拟了45号钢的切削加工过程。主要研究了切屑的形成过程、切削力、温度场的分布以及切削应力的分布。详细分析了切削速度、进给量以及切削深度对切削力、刀尖温度以及刀具磨损的影响。该研究为金属切削加工选择合理的加工参数提供了理论依据。     

复合断屑槽型结构及双槽刀片断屑性能试验研究

现代可转位刀片的断屑槽型开始越来越多地使用复合断屑槽型结构。在本文中,我们首先介绍了几种比较典型的复合式断屑槽型：双槽、刀尖部分向前突起的结构、波浪形后背结构。然后采用最典型的复合式槽型─—双槽进行试验研究,并对其切削力和断屑性能分析说明。     

刀具几何参数对金属钛纳米切削影响的分子动力学研究

基于分子动力学的基本原理,构建了钛的纳米切削分子动力学仿真模型。工件原子间采用嵌入原子势EAM（Embedded atom method）,工件原子与刀具原子间采用Morse势函数,研究了在不同刃口半径和刀具前角条件下,钛纳米切削过程中工件形态、系统势能、切削力以及工件温度等的变化规律。结果表明：随着刀具刃口半径增大,加工表面粗糙度增加,切削力和工件温度降低,切屑变薄;当刀具前角由负值增加到正值,钛工件承受的压应力逐渐变为剪应力,正前角刀具更有利于切削,同时在不同的刀具前角下,切向力和法向力的大小也有显著变化。     

槽型几何参数对C型刀片切削45钢切削力和断屑性能的影响

45号钢是一种优质的碳素结构钢,因其具有良好的物理化学性能,成为了各行各业应用最广泛的工程材料之一。本文以调质45钢为工件材料,采用干式切削实验研究不同槽型几何参数对半精加工C型刀片切削调质45钢时的切削力和断屑性能的影响规律。结果显示:刀片的第一前角与反屑角都会影响切削力的大小,但第一前角的影响更为显著,适当地增加第一前角,有利于减少切削力,并求出不同切深下,切削力与第一前角的线性方程;刀片的断屑能力主要与反屑角的大小有关,适当地增大反屑角,有利于提高刀片的断屑性能;对于45号钢材料的半精加工,将刀片的第一前角控制在10°~15°,同时,本文获得了切削速度为200 m/s时,正常断屑范围的刀片反屑角与切深和进给率的量化关系,在不引起切削力显著增大的前提下,将反屑角提升至30°以上,可以获得良好的断屑性能。     

刀具几何参数对金属钛纳米切削影响的分子动力学研究（英文）

基于分子动力学的基本原理,构建了钛的纳米切削分子动力学仿真模型。工件原子间采用嵌入原子势EAM(Embedded atom method),工件原子与刀具原子间采用Morse势函数,研究了在不同刃口半径和刀具前角条件下,钛纳米切削过程中工件形态、系统势能、切削力以及工件温度等的变化规律。结果表明:随着刀具刃口半径增大,加工表面粗糙度增加,切削力和工件温度降低,切屑变薄;当刀具前角由负值增加到正值,钛工件承受的压应力逐渐变为剪应力,正前角刀具更有利于切削,同时在不同的刀具前角下,切向力和法向力的大小也有显著变化。     

刀具前角对加工残余应力的影响分析

切削加工过程中在工件表面产生的残余应力的大小和分布对工件的使用性能有重要影响.实践表明工件表面残余应力与刀具前角密切相关.文章建立了二维切削模型,利用有限元法计算分析了残余应力与刀具前角的关系.结果表明,在前角一定变化范围内,工件表面主要产生残余拉应力,其值随前角增加先增大后减小,残余拉应力层的厚度与刀具前角关系不明显.因此可以通过改变刀具前角来控制加工过程中的残余应力.     

PCD圆锯片锯齿结构参数计算机模拟优化设计

PCD木工圆锯片的锯齿结构参数对切削过程中刀具磨损起决定性作用,它的尺寸变化直接影响加工工件的表面质量及精度。采用有限元的方法对不同结构参数PCD木工刀具圆锯片切割时的受力及变形情况进行了模拟计算分析,发现:其加工中的最大压应力集中在锯齿背部区域、最大拉应力集中在锯齿根部附近区域,最大变形在切削速度方向,其最佳锯齿结构参数为前角γ=15°、后角α=15°。      

钛合金高速铣削加工表面残余应力的模拟研究

采用有限元法建立了更接近实际的铣刀结构模型及三维铣削模型,对不同刀具参数和切削参数条件下高速铣削钛合金Ti6Al4V的表面残余应力进行了仿真分析,得到了各因素对表面残余应力分布的影响规律。结果表明:工件的残余应力在表层由拉应力迅速的转变为压应力,在100~200μm之间出现残余压应力的最大值。工件表层残余应力随刀具前角、切削速度和每齿进给量的增加而减小,切削深度对表层残余应力的影响不是很明显。     

立铣刀断屑槽对切削性能影响规律试验研究

采用析因试验法研究断屑槽结构的制备对整体式立铣刀切削性能的影响。选取2把断屑槽分布不同的刀具,以铣刀主轴转速、径向切削深度、每齿进给量为主要因素,建立正交铣削试验。结果表明：断屑槽分布密集的铣刀适合用于加工精度要求不高的零件;断屑槽分布稀释的铣刀,适合用于半精加工要求的工件;对比分析切屑形貌和表面质量,得到用断屑槽分布稀疏的刀具铣削工件时可获得较好的表面质量。