基于Matlab的细长轴车削振动因素研究

颤振是影响金属切削加工工件表面质量的主要因素,尤其车削细长轴工件时更容易发生切削颤振。文章基于横向振动理论建立了细长轴车削过程的振动模型,并从力学及数值分析角度求解了切削力引起的工件振动响应;在Matlab软件中通过仿真研究了切削用量和工件长径比的变化对工件振动响应的影响。设计了以背吃刀量、进给速度、主轴转速及工件长径比为变量的四因素三水平正交车削实验,分析4个因素对工件切削力的影响。实验表明长径比、背吃刀量、进给速度和转速对切削力的影响程度依次降低,实验结论验证了仿真结果的正确性,揭示了细长轴车削过程的动态特性。     

数控镂铣切削木材的研究（三）：切削力对尖部加工缺陷的影响

数控镂铣加工木材时,在刀具路程的内侧所生成的加工尖部,容易产生缺口、切削残迹等缺陷,缺陷的发生与作用于加工尖部的切削力大小有很大的关系。因此,从切削力大小和方向方面入手对缺陷发生的条件进行了研究探讨,其结果如下:     

基于Deform-3D的转子轮槽加工切削力仿真研究

针对汽轮机转子轮槽铣削加工中工艺参数难以确定的问题,利用Deform-3D软件对转子轮槽铣削过程中的切削力进行了仿真研究。建立了轮槽铣削仿真模型,分析了不同切削用量在转子轮槽铣削过程中对切削力的影响,找出了背吃刀量等参数对切削力的影响规律,从而为转子轮槽铣削加工过程参数的优化提供了借鉴。     

SiCp/Al复合材料薄壁件车削力的仿真研究

应用有限元分析软件ABAQUS对Si Cp/Al复合材料薄壁件车削力进行了仿真研究,得到了切削用量对切削力的影响规律,并结合文献的实验成果对相应规律进行了分析。仿真结果表明:在Si Cp/Al复合材料薄壁件车削过程中,随切削速度的增大,三向切削分力(轴向力Fx、径向力Fy、切向力Fz)均增大,但径向力Fy增幅很小;随进给量的增大,三向切削分力都有增大的趋势;随背吃刀量的增大,三向切削分力均显著增大;背吃刀量是影响切削力的主要因素。     

基于切削力与振动特性钛合金铣削工艺参数研究

针对钛合金材料的难加工性,基于正交试验,研究了工艺参数对切削力、切削振动等影响规律,提出了综合考虑切削力、切削振动的工艺参数优化方法。研究结果表明,轴向切深、径向切深和进给速度对切削力影响显著,其中轴向切深、径向切深对X方向(垂直加工表面)切削力影响非常显著;切削速度对切削振动影响显著,频谱分析表明试验条件下未发生切削颤振。考虑各工艺参数对切削力、切削振动的显著程度,建立了以切削力、切削振动为约束条件,最大金属切除率为优化目标的工艺参数优化模型,进而获得了不同约束条件下的工艺参数优化组合。     

圆孔拉刀式吸能器吸能特性的研究

根据轨道车辆吸能器的吸能要求和金属切削过程吸收能量的原理,提出一种用于轨道车辆的新型切屑式吸能装置-圆孔拉刀式吸能器。在此基础上对圆孔拉刀式吸能器进行初步的结构设计。并利用ANSYS/LS-DYNA对该切削式吸能装置不同的结构和材料以及切削厚度进行了仿真分析,得到了该装置在撞击过程中切削力的时程曲线。并对圆孔拉刀吸能器的吸能效率进行评估,指出了圆孔拉刀式吸能器的可行性,为进一步探索圆孔拉刀式吸能装置的吸能特性提供指导作用。     

异形PDC齿切削破岩提速机理研究

在室内切削实验基础上基于有限元二次开发建立了异形齿切削及全钻头破碎非均质花岗岩的三维数值仿真模型,研究了12种形状聚晶金刚石复合片（PDC）齿切削非均质岩石过程中的切向力、法向力、岩屑、破岩比功,并研究了齿形对全尺寸钻头破岩效率的影响。研究结果表明：锥形齿的切向力最小,破岩比功最高,对应的锥形齿钻头的进尺也最小;三平面齿的法向力和切向力均为最大;破岩比功最低的齿为双曲面齿;进尺最大的全钻头齿形为更易吃入岩石的鞍形齿、双曲面齿以及斧形齿。     

基于黏结-滑移摩擦模型的304不锈钢切削力仿真研究*

通过预测加工304不锈钢时产生的切削力,从而对切削参数和刀具几何参数进行优化,是提高304不锈钢的加工精度、切屑控制及保障刀具寿命的基础。建立304不锈钢切削仿真模型,为提高模型的精确性,选择Johnson-Cook本构方程和黏结-滑移摩擦模型。结果表明：采用黏结-滑移摩擦模型的切削力预测结果更为准确,表明相对于纯剪切摩擦与库仑摩擦模型,黏结-滑移摩擦模型能更准确地描述刀-屑摩擦特性。展开不同参数下的切削力研究,研究发现：切削力随着刀具前角、后角和切削速度的增大而减小,随切削刃钝圆半径和切削厚度、宽度的增大而增大,其中切削宽度、厚度及前角对切削力大小影响较大。研究结果为304不锈钢切削效率的提高和切削机制的研究提供了理论依据。     

钛合金车削切削力及表面粗糙度优化分析

采用TC11钛合金车削正交试验研究了各车削参数对切削温度和切削力的影响规律,进一步分析车削参数和表面粗糙度的内在联系。结果表明：切削温度与切削力相互影响,当切削速度在50～100m/min时,切削速度越高,刀具对工件挤压越剧烈,且切削温度升高并使工件软化,导致切削力减小。通过极差分析发现,影响切削力的切削参数依次为切削深度>进给量>切削速度,影响切削温度的切削参数依次为切削速度>进给量>切削深度;对于表面粗糙度各切削用量影响程度大小依次为进给量>切削速度>切削深度。在本次试验参数内,得到了最优切削力的切削参数和最优表面粗糙度的切削参数。研究结果对于加工钛合金的切削参数优化提供一定指导。     

基于ABAQUS的微细正交车铣加工切削力有限元模型及实验研究

基于微细正交车铣加工的切削力进行有限元建模,针对微细加工建立了材料本构模型,引入应变梯度理论,使模拟过程中的切削力更真实地反映实际加工过程;通过建立车削轴工件和铣削轴刀具均旋转的三维正交车铣模型增加了模型的真实性,利用ABAQUS有限元分析软件对微细车铣加工中的切削力进行建模,并设计了测试系统,验证了模型的有效性。对比分析理论模型和实验测试,结果表明,所建立的切削力仿真模型与实验结果基本吻合,可以利用此模型预测切削力、优化切削参数以及进行进一步的研究。