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。     

刀具钝化对切削力及表面粗糙度的影响

目前有关刀具钝化对切削力和加工零件表面粗糙度的影响的研究比较少.通过单因素法对比试验,分别测出在不同切削参数下刀具钝化引起的切削力及加工后零件表面粗糙度的变化.分析结果表明,随着切削速度的增加,刀具钝化后的切削力增加了,Fx和Fz方向增加比较明显;随着径向、轴向切深的增加,钝化刀具切削时的切削力增加了,F2增加的最明显.随着切削速度、径向切深及轴向切深的增加,表面粗糙度都明显减小,加工工件的表面质量得以改善.     

切削用量对TC4薄壁件铣削力的影响

TC4薄壁零件刚性较低,切削力容易使工件变形。为了提高加工质量,研究了切削用量对铣削力的的影响规律,并建立了和铣削力相关的经验公式。结果表明:切削力Fx和Fy与切削速度呈负相关,而切削力Fz与切削速度呈正相关;切削力Fx、Fy随每齿进给量、轴向以及径向切削深度的增大而增大,其中对切削力影响最大的因素为径向切深。     

微切削加工Al7050-T7451过程力学性能及表面完整性研究

采用硬质合金刀具,通过单因素试验对铝合金7050-T7451微切削加工过程进行了研究。考虑刃口半径的影响,切削深度参数选择涵盖了大于及小于刃口半径的范围,通过试验得到了切削力、已加工表面残余应力、表面微硬度及表面粗糙度。结果表明,刃口半径的存在是引起尺度效应的重要因素。同时,分析了刃口半径、切削速度、切削深度等切削参数对于切削力、摩擦系数、已加工表面残余应力、表面微硬度及已加工表面粗糙度等的影响规律。     

小直径铣刀圆弧进刀方式铣削力的研究

使用整体硬质合金小直径平底铣刀,对淬硬钢45钢进行高速铣削实验。以圆弧进刀的方式对工件进行侧铣,分析圆弧进刀阶段各切削参数对切削力的影响趋势。结果表明,在试验参数范围内,随轴向切深、径向切宽、每齿进给量、主轴转速的增大而减小,且3个分力中对切削分力Fy影响较大;切削旋转半径对Fx方向切削力影响最大,且随旋转半径增大而减小;随工件硬度的增加,切削力Fx、Fy降低;刀具夹持量的增加导致切削力降低,而夹持量在不小于60%时,切削力变化微小。     

基于AdvantEdge仿真的刀具几何参数对钛合金Ti6Al4V切削力的影响研究

利用切削仿真软件Advant Edge对高速切削Ti6Al4V切削过程进行有限元模拟,研究了切削速度为200m/min、切削深度为0.085mm时刀具几何参数(前角γ_o、后角α_o、钝圆半径r_ε)对切削力的影响。通过分析计算求得切削力随刀具几何参数变化的一阶响应面数学模型,实现了利用刀具几何参数对切削力的预测,并通过误差计算和方差分析证明了预测模型的有效性。研究发现,在给定的参数变化范围内,刀具几何参数对_影响作用的大小顺序为前角γ_o钝圆半径r_ε后角α_o;对F_z影响作用的大小顺序为钝圆半径rε前角γ_o后角α_o。     

钛合金的高质高效超声振动切削加工

作为一种广泛应用于航空航天领域内的难加工材料,钛合金的高质高效切削一直是机械加工领域中的热点问题.针对其加工过程中的力热聚集问题,一种将高压冷却方式辅助于垂直于切削速度方向振动分离的超声振动切削加工方法被应用于其高质高效加工.首先,刀具和工件周期性的分离条件通过数学方法导出.随后基于此开展了钛合金的车削试验,通过设定不同的切削参数(切削速度、进给量和切深)和冷却参数(冷却液压力),研究了切削力、切削温度、刀具磨损过程、工件表面质量和刀具寿命与相关参数之间的关系.试验结果表明,在满足分离条件的情况下,高压冷却状态下的超声振动切削加工能有效降低切削力和切削温度、延缓刀具磨损速度、改善表面质量和提高刀具寿命.在冷却液压力20 MPa的条件下,钛合金的切削速度能提至400 m/min并保证工件表面质量Ra不超过0.4 μm,实现了刀具长寿命和工件高质高效的切削精加工.     

激光加工刀具表面微织构的应用研究

切削加工过程中,刀具与工件材料、切屑近距离发生摩擦,产生极高的切削温度和较大的切削力,刀具磨损剧烈。如何延长刀具寿命,抑制刀具的快速磨损成为现阶段研究切削加工的核心课题。刀具表面微织构具有减小切削力、降低切削温度、减缓刀具的磨损的作用,从而能够延长刀具的使用寿命。激光加工技术加工范围广泛、安全可靠、加工精度高、自动化程度高,成为目前加工表面微织构技术中应用极为广泛的技术。研究激光加工刀具表面微织构特别是陶瓷刀具表面微织构,具有重要的理论研究价值与广阔的应用前景。     

金刚石车刀前角与切削刃钝圆半径对单晶硅加工表层质量的影响

在对单晶硅的超精密切削加工中,为了优化金刚石刀具参数以利于实现其塑性域切削,运用线弹性断裂力学和有限元法对在不同的刀具前角和切削刃钝圆半径下切削区域的应力场分布和微裂纹扩展规律进行了计算仿真研究,并在此基础上进行了单晶硅的金刚石切削试验以验证仿真分析。结果表明,采用前角范围为-15°～-25°的车刀进行切削有利于抑制原子级尺寸裂纹初步扩展成微裂纹,因此可以提高加工时的脆塑转变临界切深值,有利于实现塑性域切削;而且,切削刃钝圆半径越小加工时的微裂纹就越不易扩展,因此也就容易实现单晶硅的塑性域车削,得到高质量的金刚石切削加工表面。     

切削过程三维温度及热应力分析

建立了切削过程三维温度及热应力模型,整体模拟了金属的切削过程,得到不同切削速度下的切削力,工件变形区的应变、应力分布以及切削温度的分布,并对切削速度以及刀具前角对切削温度分布的影响进行分析.结果表明,提高切削速度对于减小主切削力,降低切削温度是有利的.三维仿真能更加真实地揭示刀具和工件的切削状态.