超声振动精密切削振幅对工件尺寸误差的影响

精密超声振动切削是将一定振幅的高频振动添加到刀具的运动过程中的一种加工方式,具有切削力小,加工精度高,加工表面质量好等特点。采用动力学分析方法利用二自由度的振动切削工件-刀具系统模型,并借鉴普通切削中对切削力的分析方法,首次从理论上实现了对振动切削中刀具振幅对工件变形影响的研究,并采用数值模拟的方法给出它的变化规律:在精密振动切削使用的振幅范围内,刀具振幅的变大会使工件的净位移减小、进而使工件的尺寸误差减小。同时,给出了不同刀具前角、切削速度和切削深度条件下,工件尺寸误差随振幅变化的规律。     

自制硬质合金刀具加工钛合金时的铣削性能研究

利用有限元仿真手段,以切削力和切削温度作为评价标准,完成了钛合金加工用硬质合金四刃平头立铣刀几何参数的设计与优选,并基于优化后的参数自行制备得到了硬质合金刀具实体。通过开展自制立铣刀在Ti-6Al-4V材料表面的槽型铣削实验,系统研究了切削用量对加工表面质量,尤其是槽型边沿毛刺的影响趋势。根据自制与商用四刃平头立铣刀在相同切削条件下的加工效果及刀具磨损情况对比,证实了自制刀具在减小毛刺尺寸、降低加工表面粗糙度以及提高刀具使用寿命等方面的性能优于商用刀具。     

加工Ti-6Al-4V硬质合金立铣刀的几何参数优化仿真研究

Ti-6Al-4V属于难加工材料,具有热导率低、加工硬化现象严重和弹性模量低等特点,而硬质合金刀具对该材料具有较好的加工性能。刀具的几何参数对刀具上的应力、切削力、切削温度和加工表面质量有重要影响,故可以通过优化刀具几何参数来获得刀具的最优切削性能。建立三维铣削有限元模型,经过切削仿真试验分析硬质合金平头立铣刀的螺旋角、径向前角及径向后角对切削过程中的最大正应力、切削力及切削温度的影响,实现刀具几何参数的优化设计。     

PCD直刃波齿铣刀加工复合材料的切削性能研究

在切削碳纤维增强复合材料(CFRP)时,大前角的切削刃可以有效减少毛刺,提高加工表面质量,但是前角的增加会影响刀具寿命.本文研究开发了一种PCD直刃波齿立铣刀,设计了不同前角的铣刀进行铣削对比试验,并进行了不同切削距离的磨损试验.通过对比不同切削长度的刀具前刀面、后刀面磨损形貌以及工件上下表面的毛刺,研究了不同前角的铣刀对加工质量的影响.结果 表明,7°前角的铣刀可以有效切断碳纤维,从而减少毛刺的产生,而0°前角的毛刺较多;随着切削距离的增长,7°前角的铣刀比0°前角铣刀前后刀面磨损更小.     

基于ABAQUS的进给方向毛刺形成及控制研究

微细切削过程中产生的毛刺是影响工件的配合、降低工件的尺寸精度和表面质量的主要因素之一。运用有限元分析软件ABAQUS,对Al SI4340钢进行微细切削模拟,以车削进给方向毛刺为研究对象,通过建立正交试验,分析了刀具前角、切削速度和切削深度对毛刺高度的影响。结果表明,切削深度对毛刺高度值的影响显著,刀具前角和切削速度的影响相对较弱。研究结果为合理选择刀具几何角度和切削参数提供了理论指导。     

单晶硅加工裂纹的离散元仿真研究

通过力学性能数字试验模拟及校准,建立了单晶硅的离散元模型.基于该模型对单晶硅微加工过程进行了动态模拟,分析了不同切削速度、切削深度及刀具前角等对加工后表面裂纹情况及切屑形成的影响,结果表明:加工后表面裂纹的数目及其最大深度均随刀具前角的增大而减小,而随切削速度及切削深度的增大而增大;切削速度越高,切削深度对加工表面的质量影响越大;随着刀具由正前角变为负前角,刀具前方特别是刀具下方的材料损伤程度逐渐增大,在前角变至0°之前,刀具下方的材料损伤程度基本上保持不变,而当前角变为-15°时,刀具下方的材料变形程度显著增大.     

7075铝合金弱刚性薄壁特征结构的铣削试验研究

通过考察7075铝合金试件的加工变形、残余应力、表面质量及边缘毛刺等试验现象,对薄壁特征结构的铣削加工特性进行试验研究。试验结果表明:在刀具切入与切出处,工件边缘有毛刺与粘屑现象;在同一切削用量下,随着壁厚的减小,薄壁变形逐渐增大;随着切削速度的逐渐增大,各尺寸的薄壁试件变形程度逐渐减小,边缘的毛刺与粘屑状况有所改善,但不能完全根除;随着进给速度的逐渐增大,各尺寸的薄壁试件变形逐渐增大,边缘的毛刺与卷边越明显;随着切削深度逐渐增大,各尺寸的薄壁试件变形逐渐增大,边缘的毛刺越明显;切削用量三要素中的切削深度对薄壁试件变形影响最大。     

机械加工中刀具与毛刺的关系

过去,人们认为机械加工产生的毛刺是不可避免的,往往需要在后道机械加工中加以消除。随着加工技术的发展和不断的生产实践,人们逐渐认识到通过改进机械零件外形设计,合理的选择刀具及切削规范,可对机械加工中毛刺进行一定程度的控制,做到加工件上不出毛刺、出小毛刺或使毛刺产生在无影响的部位,从而提高加工表面质量,降低加工成本。机械加工中产生毛刺的因素很多,但其中主要原因之一是刀具问题。由于切削刀具刃口不可能刃磨得绝对锋利,即使使用很精细的刃磨方法,最终仍在切削刃上留有不少于10～20μm的圆角。加之切削过程中刀具磨损钝化和刀瘤的影响,常使刀具处于负前角条件下工作,造成切削条件恶化、切削阻力增加,切削热增高。此时,靠近刀具刃部的金属材料不是处于被     

微细切削毛刺的有限元仿真

在微细加工精密微小零件的过程中,存在的主要问题之一是有微型毛刺产生。利用有限元软件Abaqus对铝2024-T3微细切削进行仿真,运用Johnson-Cook(J-C)模型建立工件材料模型,用网格自适应技术(arbitrary Lagrangian Eulerian,ALE)实现切屑和工件的分离,切屑和刀具的接触摩擦模型采用修正的库仑摩擦定律,动态模拟微型毛刺的形成过程,分析不同刀具几何参数及切削参数对毛刺形成的影响,得到微细加工过程中不同刀具几何参数及切削参数对微型毛刺形成影响的一般规律。分析结果为优化刀具几何参数及切削参数、减少微细切削中的毛刺和提高表面加工质量等提供指导。     

基于H62黄铜的大直径菲涅尔透镜模具加工工艺实验研究

以振动法和声发射技术为基础,采用超精密金刚石车削加工技术对H62黄铜模具材料进行大直径菲涅尔透镜模具加工工艺的实验研究。实验表明:刀尖角、刀具后角和切削液是影响加工表面质量的主要因素。当刀尖角54°、刀具后角3°、切削液采用微乳化液时,切削状态最佳,可以有效地提高刀具耐用度和加工表面质量。     

奥-贝球墨铸铁加工表面质量的试验研究

用试验的方法研究了奥－贝球墨铸铁的加工表面形态、已加工表面粗糙度，分析了切削用量和刀具几何角度对加工表面粗糙度的影响．结果表明，已加工表面质量与刀具切削刃不平整及材料组织有关。为提高加工表面质置，必须优选切削参数，重视刀具磨损、后刀面粗糙度及工件材料组织的缺陷。     

介观尺度切削无氧铜本构模型建立与仿真

微细加工会产生介观尺度下的尺度效应,应用基于位错机制的应变梯度塑性理论,考虑材料的微观结构特性,建立介观尺度下的材料本构模型,可解释微细加工中产生的尺度效应现象。对理论推导出来的介观尺度下的材料本构模型进行分析研究,得到不同切削条件下的应力-应变曲线及仿真结果。研究表明,随着切削厚度的不断增加,材料的应力-应变曲线会逐渐趋向于宏观切削时的应力-应变曲线。当刀具的前角不断增大,材料的应力会随之增加,即材料所表现的尺度效应会更加明显。刀具的前角对于切屑的形成也会产生很大的影响,当刀具前角较小时会更有利材料在前刀面堆积而形成切屑。刀具切削刃半径是微细加工中最小切削厚度现象产生的根本原因。随着刀具切削刃半径的减小,材料所表现的尺度效应也更加明显。     

精密切削钛合金TC4表面残余应力的模拟研究

本文建立钛合金正交切削热一力耦合有限元仿真模型,采用自适应网格(ALE)技术及Johnson-Cook强化模型和剪切失效模型定义切削.通过对TC4切削过程的有限元模拟,分析了刀具刃口半径及材料的变形对已加工表面残余应力分布和表面质量的影响,并提出在切削钛合金时需采用较小的切削深度、较高的刀具锋锐度、较高的切削速度进行切削,以得到较好的表面加工质量.     

光学玻璃超精密切削加工裂纹的离散元仿真研究

通过力学性能的数值模拟实验及校准,建立了光学玻璃的离散元模型和超精密切削加工的模型,并对其微切削过程进行了模拟;分析了在不同刀具前角、切削深度及切削速度加工条件下对加工后表面裂纹形成的影响。结果表明:加工表面的裂纹数目和裂纹最大深度随切削深度的增大而增大,而随刀具前角的增大而减小;加工表面的裂纹数目随切削速度的增大而减小,裂纹最大深度随切削速度的增大而增大。     

微切削镍基高温合金表面质量的研究

镍基高温合金是一种难加工金属材料,加工后表面质量很难保证。而表面质量是微切削加工追求的重要内容,其对加工后零件的耐磨性、耐腐蚀性和热传导性能都有很大的影响。在分析切削实验结果基础上,进行微切削仿真,深入研究镍基高温合金微切削时的表面质量。结果表明:微切削过程中切屑层晶粒破碎并由于产生的高温软化在前刀面形成积屑瘤,积屑瘤软化从下刀面流出,残留在加工表面形成硬点毛刺。由于微切削刀具刃口钝圆半径尺寸不能忽略,进而产生犁耕现象,即在进行微切削的过程中,钝圆前方的晶粒被刀具刃口挤压,压入加工表面,在加工表面形成凹陷。由仿真现象发现,锯齿形切屑的形成有利于减少犁耕现象。     

用自然热电偶测量车削温度

在切削加工中产生的高温不但缩短刀具的寿命,而且还会影响工件的加工精度和表面质量。所以研究切削热的产生和切削温度的变化规律,对分析工件材料的加工性能,鉴定刀具材料的切削性     

金属切削刀具的磨损机理

金属切削过程中,由于加工表面和后刀面间存在着强烈的摩擦,在后刀面上毗邻切削刃的部位被磨出后角为零的小棱面。加工塑性金属,当采用较高的切削速度和较大的切削厚度时,在前刀面上还磨出月牙洼(图1)。刀具发生磨损后,将使切削力加大,切削温度上升,甚至产生振动,从而导致工件尺寸超差,已加工表面质量恶化。要减轻刀具磨损,或延缓刀具     

钛合金TC11车削中已加工表面质量试验研究

为了研究车削钛合金TC11时切削速度和刀具磨损对已加工表面质量的影响,选用涂层硬质合金刀片CNMG120408在不同切削条件下进行车削试验,分析后刀面磨损量随切削时间的变化规律;对比磨损刀具与新刀具切削的工件表面,观察表面粗糙度、表面形貌、显微硬度以及表层微观组织情况,分析切削速度和刀具磨损对已加工表面质量的影响规律。试验结果表明:在刀具磨损初期,即新刀具切削时,切削速度从60m/min增加到100m/min,刀具磨损程度增大,表面粗糙度值降低,硬化层深度减小,加工硬化程度略微增大,表面塑性变形层深度减小;在刀具磨损终期,不同切削速度下的表面粗糙度增大,表面形貌变差,硬化层深度和加工硬化程度增加,表面变形程度增大,塑性变形层深度增加。     

微切削加工的切屑变形及切削力

本文从分析微切削加工表面的形成机理入手,在考虑刀具钝圆半径存在的条件下,分析了切削表面的形成过程和微切削加工中切削变形系数,在理论上阐明了微切削加工中的切屑变形及切削力情况。在进一步实验的基础上,探明了微切削加工中,切削速度、进给量、切削深度、刀具材料及工件材料等影响切屑变形及切削力的因素。得出了微切削加工中的切屑变形系数要大于常规切削加工的切屑变形系数,减小刀具钝圆半径会减小刀具后刀面与工件的接触长度,并且会减小切削刃以下部分金属的变形,有利于获得高质量的加工表面的结论。     

切削难切削材料时切削液的选用

合理选用切削液,可以有效地减小切削过程中的摩擦,改善散热条件,降低切削力、切削温度和刀具磨损,提高刀具耐用度和切削效率,保证已加工表面质量和降低产品的加工成本。随着科学技术和机械加工工业不断发展,一些新型、高性能的工程材料得到广泛应用。这些材料大都属于切削加工性很差的难切削材料,这就给切削加工带来了难题。为了使难切削材料的加工难题获得解决,除合理选择刀具材料、刀具几何参数、切削用量及掌握