基于MATLAB和Visual C++数值模型的球头铣削切削力研究

在机械加工中,切削力影响刀具性能,研究切削力以判断刀具磨损状态具有重要意义,国内外学术界在切削加工过程中的模拟仿真开展了广泛研究,以动力学为对象的研究最受关注.本文以整体式球头铣刀为研究对象,基于其刃线几何模型和切削力模型,运用Matlab和Visual C++两种广泛使用的仿真和开发软件,采用微分化方法建立了考虑刀具和机床偏心的球头铣削切削力模型.对该模型进行了仿真分析,并对实验数据与仿真结果对比比较,证明该切削力模型可对铣削过程中的切削力做出准确的预测.该研究对于现代家电复杂零件模具的加工具有重要指导意义.     

切削力系数辨识的贝叶斯推断方法

快速标定斜角切削力系数的方法在切削力建模中得到了广泛应用,但该方法忽略了系数辨识过程中的不确定性因素。针对此问题,提出了一种基于贝叶斯推断的切削力系数辨识方法。推导了镶齿面铣刀铣削力解析模型,给出了快速标定斜角切削力系数的线性回归方法。通过马尔科夫链蒙特卡罗方法从切削力系数的后验分布中生成样本,然后基于贝叶斯推断方法评价切削力系数的变化。在给定的实验条件下,分别用线性回归方法和贝叶斯推断方法进行切削力系数辨识,将计算得到的铣削力与实验铣削力值进行对比,结果表明贝叶斯推断方法具有更高的预测精度。     

旋切式PDC钻头切削结构设计研究

旋切式PDC钻头能很好地适应深部高塑性地层。为了研究旋切式PDC钻头的切削性能,基于试验和仿真方法,通过旋切式PDC钻头单齿破岩试验,分析了单齿切削过程中切削深度、切削角度和切削速度对切削力的影响,并通过数值仿真对单齿破岩试验所得结果进行验证,通过仿真分析了齿间距和齿形(锥形齿和圆柱形齿)对切削力的影响。分析结果表明:锥形齿最佳切削角度为20°,切削力和轴向力会随着切削深度的增大而变大;随着齿间距的增大,两齿之间的相互作用会减弱,切削力会逐渐与单齿破岩切削力相同,切削比功的变化规律与切削力的变化规律相同;锥形齿的切削力小于圆柱形齿的切削力,在切削过程中更易破岩。所得结果对旋切式PDC钻头切削齿的设计有一定的指导意义。     

前刀面槽型结构对D型刀片车削球墨铸铁性能的影响

通过切削力、磨损和冲击切削试验,研究了前刀面槽型结构对D型刀片车削球墨铸铁切削性能的影响。试验结果显示,刀具的第一前角对切削力的影响最大;在10°~15°范围内,刀具前角越大,切削力越低;棱带宽度大的刀片具有更加优异的耐磨损性能;具有正刃倾角的刀片显示出更优异的耐冲击性能。     

硬孔攻丝用高性能先端丝锥的设计及应用

热后硬孔攻丝螺纹变形量小、尺寸稳定、强度高。该工艺方法对刀具强度要求较高,使用普通高速钢丝锥和螺纹铣刀加工时,普通高速钢丝锥无法承受热后硬孔攻丝所产生的大扭矩而频繁折断,报废率较高,同时螺纹铣刀成本高,不适合大批量生产。针对热后硬孔攻丝工艺复杂、成本高的问题,专门设计了硬孔攻丝用高性能先端丝锥,解决硬孔攻丝难题,并与其他种类丝锥进行了切削力对比。     

轴向超声振动车削液压滑阀阀芯的试验研究

使用聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具对精密液压滑阀阀芯进行了轴向超声振动车削试验,揭示了进给量对切削温度、切削力、表面粗糙度和切屑形貌的影响规律。试验结果表明:进给量f=0.01 mm/r时,轴向超声振动切削温度随切削速度的变化最为平缓,粗糙度Ra值的范围在0.15～0.38μm之间,主切削力Fz最大;在切削速度v=170 m/min,背吃刀量a_p=0.08 mm,超声振幅为0.01 mm的条件下,随着进给量的增大,切屑宏观形态依次为粒状、节状和小螺旋状,并且切屑的颜色逐渐变深;进给量f=0.025 mm/r时,从切削力、切削温度、表面粗糙度的变化规律及切屑的宏观形态来看,轴向超声振动车削的优势变的不明显。     

纤维方向对碳纤维复合材料切削加工影响综述

碳纤维增强复合材料因其具有高强度、耐高温、耐辐射、抗化学腐蚀等特性,广泛应用于航空航天、交通运输、运动器材等方面。但该材料的非均匀性以及各向异性导致其在不同纤维方向角下呈现出不同的加工特性,对实际生产过程中的切削刀具寿命和工件质量等都有很大影响。基于碳纤维增强复合材料的纤维方向,综述其对切削加工过程中切屑形成机理、切削力、切削温度、刀具磨损以及加工表面质量的影响情况,并探讨了未来的研究趋势。     

基于不同切削速度下铝合金7050-T7451的仿真研究

针对航空铝合金Al7050-T7451的切削加工过程,运用ABAQUS有限元软件,建立了能够反应实际切削状态的切削模型。借助该模型在保证切深0.1 mm、刀具与工件的接触长度为0.2 mm不变的前提下,分析不同切削速度对切削力和加工表面质量的变化规律。为实际铝合金AL7050-T7451的切削加工提供一定的理论依据,对制定合理的工艺参数提供一种辅助手段。     

硅胶磁弹磨粒钝化对切削结果的影响

对硅胶磁弹磨粒双磁盘磁力钝化对切削结果的影响进行了研究。首先,采用磁弹磨粒双磁盘磁力钝化技术对刀具进行钝化处理,并建立形状因子K关于磁弹磨料钝化参数的预测模型;然后,通过铣削仿真分析K因子和钝化参数对切削温度和切削力的影响规律,并建立相关的预测模型,并结合铣削实验验证仿真试验获得的切削力的有效性。结果表明,高温区域主要分布在刃口和靠近刃口附近的前刀面区域。受切削参数和形状因子影响最大的是F_Y,其次为F_X、F_Z受到影响最小;切削力的仿真模拟结果与铣削实验结果变化趋势一致,仿真与铣削实验吻合度从高到低为：F_X>F_Z>F_Y。     

空气喷射辅助少量润滑对航空铝合金7050 T7451铣削力的影响

为了提高少量润滑的冷却润滑效果,提出了空气喷射辅助少量润滑的方法,并利用建立的空气喷射辅助少量润滑系统对航空铝合金7050-T7451进行铣削实验。通过采集切削力信号对干切削、不同切削液流量的空气喷射辅助少量润滑切削和湿式切削进行比较研究。结果表明:干切削条件下的切削力大于空气喷射辅助少量润滑的切削力,且随着切削液流量的增大,气液两相冷却润滑介质的润滑能力增强,导致切削力呈减小趋势;空气喷射辅助少量润滑与湿式冷却润滑两种条件下的切削力相比,总体来说前者小于后者,这一现象表明空气喷射辅助少量润滑的润滑效果优于湿式冷却润滑,但切削液的使用量仅为后者的3%。