钻削GH4169高温合金薄壁件钻削力仿真研究

GH4169高温合金的薄壁钻孔与厚壁钻孔相比有特殊性,运用ABAQUS软件进行钻削GH4169高温合金薄壁件的仿真,研究钻削加工过程中钻削参数和工件厚度对钻削力的影响规律及变化特征,分析应力的分布规律。结果表明:钻削初期,横刃的挤压和主切削刃切削长度的增加使钻削力和扭矩增大;稳定钻削阶段,横刃切出后,主切削刃切削长度不变切削直径增加,钻削力和扭矩稳定增加;钻削后期,副切削刃参与切削,主切削刃切削长度减小,轴向钻削力和扭矩减小,但副刃与孔壁的挤压摩擦,曲线波动较大;钻削速度、进给量及工件厚度的增加都会导致轴向钻削力和扭矩的增加;钻削时的最大应力分布在横刃和主切削刃与工件的接触部位。     

轴向车铣理论切削力的研究

以瞬时切削面积为主要研究对象建立了瞬时切削力的计算模型,并对瞬时切削力的变化进行了仿真。结果表明,轴向车铣为多参数影响下的变切削力加工,单齿瞬时切削力在整个切削过程中都是一个变化量,且圆周刃为主切削刃,其切削力远大于端面刃。在一次完整的切削过程中,整个刀齿的瞬时切削力产生两次突变。     

基于Deform 3D的42CrMo钢切削力有限元仿真

应用Deform 3D软件时高强度合金结构钢42CrMo进行车削加工仿真,结合仿真结果分析了不同切削用量对切削力的影响规律。通过将仿真车削过程中主切削力的平均值与应用切削力经验公式计算的主切削力数值进行对比,进一步验证仿真结果的可靠性,为42CrMo切削过程研究和切削参数选择提供理论参考。     

刀具角度对316H不锈钢切削力的影响仿真研究

316H不锈钢在切削加工中的切削力较大，其中主切削力对于工件表面质量和加工稳定性起着关键作用。由于刀具角度对切削力有很大的影响，因此建立了仿真加工316H不锈钢切削力的模型，运用正交实验方法仿真研究了刀具角度对主切削力的影响，并通过极差分析和方差分析相结合的方法研究了刀具主要角度与主切削力之间的关系。研究表明，主切削力与刀具前角呈负相关；与刀具刃倾角呈正相关，但是变化幅度很小；随着主偏角增大，呈现先减小后增大的变化趋势。     

平底立铣刀在多刃切削时的切削力变化规律研究

为揭示平底立铣刀在多刃铣削时的切削力变化规律,理论推导了多刃切削的水平方向公称切削力的数学表达式,发现这些公称切削力是旋转角的简谐函数,其常数项与同时参与切削的刃数成正比。将切削力表达式的系数做归一化处理,采用仿真方法,得到各常用齿数平底立铣刀在单刃、多刃连续切削时的公称切削力量纲一均值和刀齿频率幅值,结果表明：切削宽度方向的公称切削力均值在多刃切削时显著增大,而其刀齿频率幅值在多刃切削时有时增大,有时减小。开展了4齿平底立铣刀的切削测力试验,试验结果与理论推导和仿真结果相符。研究结果表明：与单刃连续切削相比,多刃切削的切削宽度方向的静态切削力显著增大;多刃切削在水平方向存在着更平稳和更不平稳两种可能;偶数齿铣刀的多刃切削最平稳。研究结论可为铣削加工中优选浸入角参数提供参考。     

无偏心正交车铣理论切削力

为了深入研究无偏心正交车铣加工的切削过程,针对无偏心正交车铣加工变厚度、变深度切削的特点,把切削刃划分为圆周刃和端面刃两部分,分别以其瞬时切削面积为主要研究对象构建了计算各自瞬时切削力的数学模型,并通过数学模型对其瞬时切削力的变化进行了仿真。结果表明,无偏心正交车铣为多参数影响下的变切削力加工,圆周刃、端面刃在切削过程中都发挥重要作用,瞬时切削力的最大值由二者共同决定,但圆周刃上的切削力明显大于端面刃。圆周刃、端面刃几乎同时切入、切出工件,在一次完整的切削过程中圆周刃上的瞬时切削力发生一次突变,端面刃上的瞬时切削力则无突变发生。     

基于Deform-3D的金属切削力仿真分析

Deform-3D软件为平台,建立金属零件切削加工有限元模型。通过仿真计算获得切削力变化曲线。仿真结果与金属切削传统理论的一致性,证实了仿真试验的可靠性。对比不同背吃刀量下切削力数值,发现主切削力与背吃刀量几乎呈线性正相关关系。     

基于DEFORM 3D的钛合金高速车削有限元仿真

应用DEFORM 3D软件对钛合金高速车削进行仿真研究,分析了不同切削参数下切削力和切削温度的规律,研究发现背吃刀量和进给量对主切削力的影响较大,切削力与主切削力变化基本一致,切削速度对主切削力的影响不明显,但后者对切削温度具有显著影响;研究了工件和刀具温度场的变化规律以及工件所受应力和刀具的磨损情况,发现最高温度出现在切削刃邻近2mm区域内,且温度最高处刀具磨损程度最大,工件最大应力在第一变形区和工件接触区邻近。     

切削用量对车削40CrNiMo切削力影响的仿真研究

利用有限元分析软件ABAQUS建立了车削40Cr Ni Mo的有限元模型,并在不同切削用量条件下对切削力进行仿真,得到了主切削力、进给力的变化规律,分析了引起切削力变化的主要原因。结果表明:切削分力中主切削力最大;切削深度对切削力尤其是主切削力的影响最大,进给量次之,切削速度的影响最弱。     

微织构刀具织构参数优化仿真研究

高温镍基合金在切削加工过程中,较大的切削力会产生较高的切削温度,造成刀具磨损严重、加工表面质量差等加工难题。在刀具前刀面加工区域,设计微观织构(微织构)可以改善切削加工中刀-屑接触面的摩擦润滑状态,从而改善刀具的切削性能。采用有限元仿真软件对正弦型微织构刀具进行切削镍基合金的仿真实验,通过正交实验研究正弦型微织构刀具的织构刃边距、织构宽度、织构间距、正弦曲线幅值和周期长度5个织构参数对刀具切削性能的影响,并优化了正弦型微织构刀具的织构参数。结果表明:正弦型微织构刀具的主切削力降低程度与织构参数密切相关,且织构参数对主切削力大小的影响程度依次为:织构刃边距织构间距织构宽度正弦曲线幅值周期长度。优化后得到的刀具切削力、切削温度和断屑能力优于优化前无微织构刀具。     

刃口钝化丝锥切削刃的三维建模及有限元分析

适当的刃口钝化可提高丝锥的使用寿命,如何确定特定条件下丝锥的刃口钝化值已成为提高刀具耐用度的关键因素。提出了采用Solidworks对刃口钝化丝锥切削刃进行三维建模,然后基于DEFORM对攻丝过程进行有限元仿真分析,通过轴向力、扭矩、切削温度的综合对比分析来确定最优刃口钝化半径。以切削1Cr18Ni9Ti为例进行仿真分析,表明在特定加工条件下,刃口钝化半径在0.01mm左右时,对丝锥寿命的提高是最大的。仿真结果与试验结果一致。     

基于DLP技术的刀具刃口检测系统

硬质合金刀具刃口是影响精密加工表面质量以及表面微观几何形貌的重要因素。针对目前测量过程中出现的问题,提出利用DLP技术来测量刀具刃口的三维形貌。其原理是用计算机产生正弦投影条纹,经数字投影仪投射到物体表面,条纹经物体表面调制产生变形,用CCD摄像机将变形条纹拍摄下来。再利用计算机进行相位场提取、相位去包裹,得到绝对相位值。最后经系统标定、坐标变换可得物体表面的三维数据基于数字条纹投射的光学3D传感器,这样能够很好很快地提取刀具刃口的三维形貌。     

基于平面表像法的任意刃形钻头切削角度的建模与测量

根据钻头前刀面的数学模型,应用平面表像法理论建立了计算曲线刃钻头主刃各点在不同参考系下的工作切削角度(包括工作前角、工作刃倾角、工作主偏角等)的像图。以此为基础,提出一种通过测量主刃投影曲线间接测量主刃各点切削角度的新方法,较好地解决了任意刃形钻头切削角度的测量问题。试验证明,该方法正确而有效。     

硬质合金可转位刀具刃口切削综合仿真研究

建立了钝圆刃口和倒棱刃口作用下的正交切削力模型,通过该模型反映刃口形状与切削力之间的关系,揭示了切削区工件塑性变形的本质。利用有限元方法研究了硬质合金刀具不同刃口作用下切削力的大小以及切削温度场分布并给出了刀具磨损具体值。此结果为从根本上掌握真实切削特性提供了理论依据并可对刀具刃口形状的设计提供有益的参考。     

基于Deform 3D的刀具切削刃钝圆半径的优化设计

运用Deform 3D软件对考虑了刃口半径的切削过程进行了有限元仿真,分析了切削刃半径对加工过程对切削力和切削温度的影响。并对刀具应力及刀具磨损进行了分析,为刃口的优化设计提供了有力的依据。     

浅析刀刃附着物——积屑瘤

介绍了刀刃附着物的分类,讨论了积屑瘤的成因、成长与脱落的全过程,分析了积屑瘤与切削条件的关系,以及在切削加工中的作用,提出了抑制积屑瘤产生的措施。     

微钻头主切削刃对微孔钻削的影响

集中论述了在实际微孔钻削加工过程中主切削刃对微钻头折断和微孔加工精度的影响。     

基于刀具跳动的环形铣刀切削厚度模型的切削力计算

数控铣削过程中,切削变形引起的瞬时切削厚度是影响铣削加工切削力建模的重要参数之一,针对环形铣刀的切削特点,在考虑刀具跳动的情况下,对真实刀刃轨迹运动进行分析。将微细铣削的加工过程用宏观铣削来表示,从而建立了基于宏观铣削过程中刀具跳动下精密加工的瞬时切削厚度。通过仿真模拟和切削力试验来预测切削力,预测结果和试验结果具有一致性,表明该模型可以更好的预测加工过程中的切削力。     

考虑左旋切削刃切削连续性的碳纤维增强树脂基复合材料铣削研究

采用右旋切削刃铣刀加工碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）时，纤维层受单向轴向力作用而易产生分层、毛刺等损伤，采用左右旋切削刃共存的多刃微齿铣刀对纤维层施加双向轴向力能有效抑制损伤，但如何保证每层纤维都受到左右旋切削刃的切削作用成为抑制损伤的关键。以多刃微齿铣刀为研究对象，通过设计不同的分屑槽螺旋角，获得左旋切削刃切削面积连续、重叠及未连续三种类型的铣刀。通过实验研究发现：切削面积连续时，CFRP加工表面有少量毛刺及翻边；切削面积重叠时，CFRP加工表面无毛刺及撕裂损伤，效果最好；切削面积未连续时，加工表面有大量毛刺和撕裂损伤；此外，表面粗糙度值会随着分屑槽螺旋角的增大而增大。     

切削刃与工件旋转中心不等高的几何误差分析

在数控车削加工中,有诸多因素影响产品质量,刀具切削刃与工件旋转中心不等高是造成产品不合格的重要原因,对此进行了重点分析并介绍了几种消除的方法。