硬铝合金超精密车削残余应力的仿真及试验

为满足超精密车削加工零件低表面应力的使用性能要求,采用有限元和试验相结合的方法,对硬铝合金进行微米级的超精密车削仿真和试验.分析切削过程的切削力和切削温度,研究已加工表面残余应力产生的原因及残余应力的性质,得到切削深度和切削速度对已加工表面残余应力的影响规律.仿真结果表明:金刚石刀具车削硬铝合金,切削温度低,切削力小,但是单位切削力大.切削力是已加工表面形成残余压应力的主导因素.表层残余应力随着切削深度的增加而变大,随着切削速度的增大反而有减小的趋势.在微米级硬铝合金的超精密切削过程中,切削深度对已加工表面残余应力的影响更为显著.进行微米级的超精密车削试验,采用XRD对表层残余应力进行测量,对有限元仿真结果进行了验证,为硬铝合金超精密车削表面残余应力的控制打下理论基础.     

低温微量润滑高速车削高强度钢表面质量研究

基于工艺参数优选结果,通过单因素试验分析不同切削环境和低温微量润滑环境下的切削参数(切削速度、进给量)、工艺参数(射流温度、切削油用量)对表面粗糙度、表面微观形貌、加工硬化和残余应力的影响及原因。结果表明,低温微量润滑环境可有效降低表面粗糙度,改善表面微观结构,减小加工硬化程度和残余应力;进给量减小和切削速度增加可以减小表面粗糙度和加工硬化,残余应力随进给量增加呈波动变化,随切削速度的增大呈增大趋势;加工硬化程度和残余应力均随射流温度的减小和切削油用量的增大呈先减小后增大趋势,在射流温度T=-45℃,切削油用量Q_o=20 ml/h时达到最小值。     

高速铣削淬硬钢切削力及表面粗糙度研究

使用铣削方法加工P20模具钢,分析高速切削加工中,切削速度、进给量、切削深度对切削力、被加工零件的表面粗糙度的影响.研究结果表明:切削力受切削速度影响较小,进给量和切削深度的增大会引起切削力的成倍增大;被加工零件表面粗糙度受进给量影响最大,其次是切削速度,影响最小的是切削深度.     

2024铝合金超精密车削表面残余应力模拟及参数优化

基于ABAQUS软件对2024铝合金的超精密车削过程进行热力耦合仿真模拟,研究了切削三要素对工件表面残余应力的影响规律,并采用了评价函数的方法,以低残余应力为目标进行了切削参数优化。结果表明:2024铝合金已加工表面（切削稳定区域）以压应力为主,随着距已加工表面距离的增加,残余压应力值减小并逐渐变为拉应力,残余应力分布深度在10μm内。随着切削深度（10～30μm范围内）的增大、切削速度(50～150 m·min-1范围内)的减小、进给量（10～24μm范围内）的增大,2024铝合金工件表面残余应力呈现增大趋势,采用评价函数进行优化,确定了当切削速度129.865 0 m·min-1(实际切削加工可取130 m·min-1),进给量为8.9μm,背吃刀量为1μm时,总体表面残余应力最小,表面质量更优,经过车削实验也验证了结论的可靠性。     

车削加工残余应力分布规律的实验研究

为了解决X射线车削剥层法残余应力测试中剥层方案的选择和抛光深度的确定的问题,应用单因素实验法研究了φ120低碳钢圆筒在不同车削条件下的残余应力分布状态,分析了进给量、车削速度和车削深度3个参量的变化对车削加工残余应力分布的影响规律．结果表明：车削参量对残余应力的分布影响很大,随车削深度的增加,残余应力影响层深度明显增加,当车削深度为0．25、0．75mm时,应力影响层深度分别为0．2、0．8mm;进给量和车削速度对表面残余应力影响较大,随进给量和车削速度的增大．表面残余拉应力增大．     

基于最小表面磨损率的铁基高温合金车削加工研究

根据最小表面磨损率理论,使用涂层硬质合金刀具对铁基高温合金GH2132进行了干式车削试验。采用单因素法优选切削参数,建立了最小表面磨损率条件下切削力、切削温度及表面粗糙度与切削用量之间的关系,借助电子扫描显微镜(SEM)对试验中产生的加工现象和刀具磨损机理进行了阐述。试验结果表明:刀具在进给量f=0.1 mm/r,切削深度ap=0.1 mm,切削速度v=90 m/min条件下切削时,刀具磨损强度最低,消耗最少,切削路程最长,加工精度最高;刀具的磨损机理前期以涂层剥落为主,后期主要表现为疲劳引起的切削刃崩刃。     

加工参数对激光沉积制造钛合金Ti6Al4V表面完整性的影响

针对目前加工激光沉积制造钛合金Ti6Al4V存在的加工质量较差、加工效率较低等问题,以切削力、表面形貌、表面粗糙度、亚表面损伤作为评价指标,采用了正交试验的方法通过设置不同的铣削参数对立铣后的表面层进行分析.结果表明：切削深度对切削力和表面粗糙度的影响较大;在每齿进给量为0.03 mm、切削速度为70 mm/min、切削深度为0.9 mm、切削宽度为0.5 mm时,切削力较小,表面粗糙度较低且亚表面损伤较小;沉积钛合金会出现未熔化粉末颗粒缺陷.工艺参数会对沉积钛合金的加工产生重要影响,且加工参数仍需要进一步优化.     

硬切削加工表面完整性及预测方法研究

硬切削取代磨削加工的关键是如何获得理想的加工表面完整性,以硬切削加工的表面粗糙度、白层、残余应力分布等表面完整性因素的形成机制、影响作用规律、预测方法和服役性能为对象,总结了PCBN刀具切削淬硬钢表面完整性的研究状况,提出了从零件使役性能角度来控制和优化硬切削加工表面完整性的研究思路,为硬切削加工表面完整性的控制及其疲劳磨损性能的提高,提供了理论和实用基础.     

喷丸对高强度变形镁合金ZK60-T5高周疲劳性能的影响

为了研究高强度变形镁合金ZK60经喷丸处理后的表面变形层微观组织结构的变化及其对高周疲劳性能的影响,首先对用半连续铸造的方法浇注的圆棒进行热挤压,挤压比为14,并对挤压棒进行T5热处理后加工成漏斗型疲劳试样,标记为ZK60-T5.然后对一部分疲劳试样进行喷丸处理,观察喷丸后试样表面变形层的微观组织变化规律,并研究喷丸处理后表面粗糙度、变形层的显微硬度和残余压应力对ZK60-T5镁合金高周疲劳性能的影响.结果表明:高强度变形镁合金ZK60-T5的最佳喷丸工艺为0.05 mmN,且经喷丸强化后,ZK60-T5镁合金表面变形层的微观组织发生了变化,疲劳强度由150 MPa提高到195 MPa,提高了30%,疲劳寿命得到显著提高,而在表面变形层残余压应力场的作用下疲劳裂纹源由表面被"驱赶"到表面强化层下.     

P20钢与718钢切削加工共性研究

从切削力、刀具磨损、表面粗糙度3方面进行实验研究,找出P20钢与718钢的切削共性,从而得到预硬型塑料模具钢的加工特性。结果表明,对主切削力影响较大的是切削深度和进给量;当切削速度超过80—90m／min时,表面粗糙度明显降低;与45钢相比,这类模具钢的刀具耐用度较差,且刀具主要磨损形态是磨料磨损。     

Experimental Study of Machinability in Millgrinding of SiCp/Al Composites

An attempt was made to investigate the machinability of Si Cp/Al composites based on the experimental study using mill-grinding processing method. The experiments were carried out on a high-speed CNC machining center using integrated abrasive cutting tool. The effects of combined machining parameters, e g, cutting speed(vs), feed rate(vf), and depth of cut(ap), with the same change of material removal rate(MRR) on the mill-grinding force and surface roughness(Ra) were investigated. The formation mechanism of typical machined surface defects was analyzed by SEM. The experimental results reveal that with the same change of material removal rate, lower mill-grinding force values can be gained by increasing depth of cut and feed rate simultaneously at higher cutting speed. With the same change of MRR value, lower surface roughness values can be gained by increasing the feed rate at higher cutting speed, rather than just increasing the depth of cut, or increasing the feed rate and depth of cut simultaneously. The machined surface of Si Cp/Al composites reveals typical defects which can influence surface integrity.     

OoW冷却方式对涂层立铣刀具高速加工钛合金Ti-6Al-4V切削特性的影响

冷却方式在切削难加工材料的过程中扮演了一个非常重要的角色,例如加工钛合金.本文对一种称谓“OoW”的冷却方式在AlCrN/AlTiSiN涂层立铣刀加工钛合金Ti-6Al-4V过程中对刀具的切削特性的影响进行了研究.在不同水含量（1.5,3.0,4.5 L/h）润滑油含量（20,30,50 mL/h）和润滑剂类型（1000-20、2000-30合成酯、2000-10脂肪醇）的条件下,对刀具的磨损、切削力、切削温度、工件的表面粗糙度以及切屑形态进行了研究.实验结果表明,低水量（1.5L/h）能显著地提高刀具的切削特性.然而,润滑剂含量以及类型对刀具的切削特性影响不明显.同时,OoW冷却方式与干切、湿切、低温微量润滑3种润滑方式进行了对比.结果显示低含水量（1.5L/h） OoW冷却方式比其他3种冷却方式对刀具磨损最小、磨损率最低,同时工件的表面粗糙度也最小.这归因于OoW冷却方式融合了水的优良冷却特性和油的高润滑性.此外,冷却方式和冷却参数对切屑的形态有影响.     

研究不同冷却润滑条件下切削镍基合金Inconel 718的加工性能

综述了近年来国内外切削镍基合金Inconel 718的加工冷却润滑条件的研究进展,通过比较切削力、刀具寿命、切削温度、表面质量、表面粗糙度等几个方面来比较干式切削、微量润滑和低温冷风等条件下镍基合金的切削性能,介绍并比较了各种切削条件的优缺点和各自的适用范围。提出镍基合金Inconel 718等难加工材料的加工方法的发展方向。     

基于Deform-3D的镍基高温合金残余应力仿真分析

GH4169镍基高温合金应用广泛,但是属于难以加工的材料,而且已加工表面的残余应力很容易导致工件变形,从而影响工件的加工质量。应用Deform 3D软件,研究了不同切削用量下残余应力的变化规律。研究结果表明,切削速度的变化对表面残余应力的影响甚小|背吃刀量和进给量增大,表面残余应力随之增大|随着切削用量的增加,工件内部残余应力亦随之增加。     

Influence and Optimization of Surface Roughness on Surface Integrity during Turning Using Grey Relational Analysis

Current machining studies have reported effects of prevalent and common factors, while ultra-high finish requires holistic approach to identify all factors and investigate their effects on machining of hard to machine materials. In this work, a less investigated yet important factor, roughness of the uncut surface, was studied, and its effects on the individual response, i.e., surface finish of the machined part, were found to be significant. AISI 316, which is mainly applied in strategic areas, was selected and three effective turning factors, cutting speed (A), feed rate (B), and roughness of the uncut surface (C) on three output responses including surface roughness of the machined surface (R_a), microhardness(HV), and material removal rate (MRR), were reported. Further, single response optimization of the individual output response and multi-response optimization of all the three responses were carried out. Taguchi L₉ orthogonal array based signal-to-noise (S/N) ratio method was used for individual response optimization, and grey relational analysis (GRA) was employed for multi-response optimization. Effects of the process factors on the output responses were evaluated through inclusive statistical analyses. The individual response optimization revealed that there was a considerable effect of roughness of the uncut surface on the machining performance. Results of the GRA illustrated that the speed during the cutting process and the feed rate had substantial trace on the surface integrity (indicated by R_a and HV) and production rate (indicated by MRR), while roughness of the uncut surface did not have a significant effect.     

磨料射流中高分子聚合物的微量添加对切割性能的影响

从提高射流利用率出发,在后混合磨料水射流切割系统中添加高分子聚合物（PAM）,主要通过使用粗糙度轮廓仪考察大理石加工面粗糙度变化特征,进而揭示PAM浓度影响切割质量的机理及规律。结果表明,PAM溶液与纯磨料水射流所对应的加工面粗糙度沿切深方向变化均表现为在初始段略微减小后即显著上升。进一步研究还发现,PAM浓度在C≈400ppm时才具有明显的减阻效果使得加工面粗糙度显著降低,且在C≈600ppm时由于聚合物粘弹性应力与大量小尺度涡旋能级匹配实现最大限度减阻,由此可获得最佳的表面质量。此外,不同PAM浓度对表面粗糙度的影响程度随靶距或切割速度的增加显著提高,利用此特性可优化水刀工作参数以提高其加工效率。切缝宽度测试结果表明,其值沿切深方向在C≈ 600 ppm处收缩最小,这说明合适PAM浓度确能有效改善射流结构特征,达到提高射流切割能力之目的。     

PCD刀具高速铣削SiCp／Al复合材料的表面粗糙度研究

通过切削实验,研究PCD刀具铣削SiC颗粒尺寸较大、体积比含量较高的SiCp／Al复合材料时,切削速度、每齿进给量、切削深度对已加工表面粗糙度的影响,根据对实验结果分析得出切削用量对已加工表面粗糙度的影响规律．     

MD simulation of nanometric cutting of copper with and without water lubrication

Three-dimensional molecular dynamics(MD)simulation was carried out to understand the mechanism of water lubrication in nanometric cutting.The water-lubricated cutting was compared with the dry cutting process in terms of lattice deformation,cutting force,heat and pressure distribution,and machined surface integrity.It was found that water molecules effectively reduce the friction between the tool and workpiece,the heat in the cutting zone and the pressure being generated on the tool surface,thus leading to prolonged tool life.Water molecules also enlarged the pressure-affected area,which decreased the roughness of the machined surface.