炸药切削过程中切削力的数值模拟方法研究

PBX炸药在武器中有广泛的应用，由于其钝感性，可以通过机械加工的手段将其加工成所需形状；但是，从保证炸药车削加工安全的角度出发，研究炸药切削加工过程中力的大小与分布十分重要，本文根据PBX炸药材料的力学性能实验和切削实验的结果，采用有限元显式侵彻算法，研究适合炸药材料特点的弹塑性本构关系和等效应力的失效准则，模拟炸药切削过程；利用干切实验的结果，对数值模拟模型进行了修正和完善，切削合力的计算曲线与实验结果比较接近，随不同切削参数的变化趋势与实验基本一致，从而证明了此模拟方法是可行的。     

碳纤维复合材料的切削加工工艺

进行碳纤维复合材料切削加工时，易产生各种加工缺陷，刀具磨损快，尺寸控制困难，本文通过对碳纤维复合材料的切削；切割等加工工艺的研究，对各种切削刀具的材料、几何角度提出了建议，并推荐了相应的工艺参数。     

刀具形状及工艺参数对模具钢NAK80高速切削过程的影响

通过建立等效二维高速切削有限元模型,对影响模具钢NAK80切削过程的因素进行研究。通过Johnson-Cook材料本构方程描述材料特性,切屑的分离采用基于断裂力学的几何—物理分离准则,用修正的库伦摩擦定律表征前刀面与工件的接触状态。对不同刀具前角、切削速度、切削深度下的高速切削过程进行仿真,分析不同参数下切屑形态、切削力与切削温度的变化情况。结果表明,合理的选择刀具前角、切削速度与切削深度,可以优化切屑形态,降低切削力与切削温度,对切削过程的优化具有一定的指导意义。     

金属材料热塑剪切失稳临界条件的切削法测定

本文通过对切削过程中材料热塑剪切失稳现象的观察和分析,提出正交切削可以作为一种测定金属材料热塑剪切失稳临界条件的试验方法。     

基于径向基函数神经网络的高聚物粘结炸药切削表面粗糙度预测研究

高聚物粘结炸药（PBX）的切削表面质量是影响炸药部件甚至是武器性能的重要因素。通过对PBX炸药切削表面三维轮廓的观察和分析,发现其切削表面形貌由于材料、工艺和工况等多因素作用而产生不确定崩落现象,导致对切削表面进行二维轮廓算术平均偏差与三维轮廓算术平均偏差的计算值最大相差32%. 基于此,综合考虑多因素影响,利用RBF人工神经网络构建了炸药切削表面粗糙度预测模型。通过网络训练和验证表明,该模型基本能够反映PBX炸药切削表面成形的基本规律,并且预测值与实际值误差不超过3%.     

介观尺度切削过程的材料本构关系分析

应用应变梯度理论,建立了考虑尺度效应的介观切削材料本构关系;应用建立的本构关系对于不同切削条件时材料的应力-应变关系进行了分析研究。研究表明:随着切削厚度的增加,材料力学性能曲线逐渐向宏观Johnson-Cook(JC)模型靠近;当前角增大时,剪切角随之增大,材料内部的应力加大,材料的尺度效应越明显,因此适当增大刀具前角有利于介观尺度切削;切削刃半径对材料性能的影响比较明显,随着切削刃半径的减小,材料性能的尺度效应逐渐显著,要实现介观尺度切削,刀具切削刃半径必须极小。     

叶轮轻量化用Ti_2AlNb基合金的切削加工性研究

针对航天发动机叶轮零件轻量化用Ti2AlNb基合金的高效切削加工需求,分别选择通用牌号YG类硬质合金刀具和复合Si3N4陶瓷刀具进行了刀具耐用度对比试验,分析了陶瓷刀具前、后刀面的磨破损失效形态和材料的切削加工性;通过正交试验研究了切削表面粗糙度随切削速度、进给量、切削深度的变化规律,建立了表面粗糙度的特征曲面。结果表明,复合Si3N4陶瓷刀具对于Ti2AlNb基合金的切削性能有了大幅度的提高,能够获得相对稳定的刀具耐用度,其正常切削阶段的磨损主要由较高的切削温度引起,为合理选取切削刀具和工艺参数提供了试验依据。     

难切削材料的切削方法

普通钢铁材料的切削加工获得了极大的发展。从硬质合金到陶瓷和立方氮化硼等刀具材料的应用已经成熟,有助于实现高效率切削。相比之下,对于不锈钢、耐热钢等难切削材料,在选用的刀具和切削规范等问题上尚不完善,这引起大家的关注。在日本,由于飞机与航天工业加工的需要,切削加工的着眼点,已从过去的钢铁材料逐步向难切削材料方面转移。本文主要以实例说明难切削材料的切削问题和应采取的措施。     

铝合金薄壁圆柱壳切削稳定性研究

对于圆柱壳的加工,由工件材料的性能和结构特点,可知其相对刚度较低,加工工艺性差,易变形,在加工中易产生振动。再生型切削颤振是机床切削振动的主要原因。在现有文献的基础上研究了圆柱壳再生型切削颤振系统极限切削宽度随机床主轴转速变化的规律,并通过动态测试实验、模态实验和动态切削力实验,对切削系统的动力学参数进行识别,最终得到了圆柱壳切削系统稳定性极限图,并在传统稳定性的基础上提出严格稳定区的概念。     

钛合金材料的机械加工工艺综述

针对钛合金材料的导热系数小、弹性模量低、化学活性高和机械加工困难的特点,分析钛合金材料的切削加工原则,综述切削加工中的切削液、刀具材料、刀具几何形状及加工工艺参数.     

金属切削技术的发展与展望

本文概要阐述了金属切削技术在矛性自动化加工、超精密加工、高效切削加工及刀具技术方面的发展现状，分析了应重氏削民刀具技术这种机械制造基础工艺与基本技术的理由，最后简单介绍了该领域的发展方面与趋势。     

硬质合金刀具的动态可靠性灵敏度研究

刀具各设计参数的选取直接影响刀具的可靠度和被加工件的精度。以应力-强度干涉（SSI）模型为基础,建立硬质合金刀具的动态可靠性数学模型,给出了刀具在切削加工时的可靠度变化规律。在此基础上与灵敏度分析方法相结合,推导出硬质合金刀具物理参数和材料参数的动态可靠性灵敏度计算公式,并给出了各参数的动态可靠性灵敏度的变化曲线。研究结果表明,随着切削加工时间和冲击载荷作用次数的增加,刀具各参数的敏感程度也逐步增大,对敏感参数可以通过直接或间接的手段加以控制,以降低对刀具可靠度的影响,进而提高刀具的可靠度和被加工零件的精度。该方法为提高刀具系统及整个机床的可靠性提供理论参考依据。     

高速切削AF1410的切削温度有限元仿真分析

用Abaqus有限元分析软件建立WC硬质合金刀具高速切削AF1410高强钢的二维仿真模型,对切削过程进行模拟,获得切削过程中刀具、工件的温度分布情况,研究分析切削用量对工件的最高切削温度和稳定切削区平均最高温度的变化情况。结果表明:切削过程中刀具、工件的温度变化趋势可分为3个阶段,每个阶段变化特征不同,且刀-屑接触面附近工件的最高切削温度始终高于刀具;工件的最高切削温度和稳定切削区工件的平均最高温度均随切削速度和切削深度的增加而增加,但随切削深度的增加幅度较小;稳定切削区域工件平均最高温度随切削速度和切削深度的增加速率低于工件最高切削温度的增加速率。     

刀具准备过程集成建模与智能跟踪方法研究

为了提高刀具使用效率、降低刀具管理成本和刀具准备的错误率,提出了刀具准备过程集成建模与智能跟踪方法.该方法从刀具全生命周期出发,在刀具准备阶段,给出刀具选择策略、匹配方法并建立集成化的刀具配置、仿真和优化模型,实现刀具的柔性化配置、刀具配置方案和刀轨文件的验证与优化.在刀具使用阶段,结合无线射频识别(RFID)和多智能体( MAS)技术,实时采集刀具数据和智能跟踪刀具位置,以支持刀具的快速配置并实现各种刀具管理模块的协调运行.基于该刀具管理方法,开发了面向刀具全生命周期的管控一体化系统.通过实际应用验证了该方法的有效性和可行性.     

TC4铣削加工的刀具磨损与切削力和振动关系研究

采用AlCrN涂层整体硬质合金立铣刀铣削TC4钛合金,测量周刃磨损量、切削力和切削振动。使用扫描电镜（SEM）观察刀具磨损形貌,应用能谱分析的方法研究刀具失效表面元素的分布规律。在揭示磨损机理的基础上,进一步探讨刀具磨损对切削力、切削振动的影响规律,为实现钛合金加工刀具磨损状态的在线检查提供理论和技术支持。研究表明：前刀面主要出现机械裂纹、热裂纹、粘结磨损和氧化磨损,后刀面出现机械裂纹、粘结磨损和氧化磨损;整体上,切削力和振动随着磨损量的增大而增大,但不同磨损状态对切削力和振动的影响不同。     

超声波椭圆振动切削提高加工系统稳定性的研究

切削加工系统稳定性是切削加工中重要问题之一.它不仅影响加工质量和生产率,而且还影响刀具和机床寿命,特别是对刚度弱的零件精密和超精密切削加工,切削加工系统稳定性问题更为突出.本文根据超声波椭圆振动切削原理,分析了其动态背向切削力的特征,提出了具有正负脉冲的超声波椭圆振动切削动态背向切削力模型.从切削动力学角度分析了椭圆振动切削对加工系统稳定性的影响,并用切削实验验证了超声波椭圆振动切削提高切削加工系统稳定性这一切削效果.     

基于灵敏度的换刀时间和工艺动态可靠性研究

将刀具的切削参数作为随机变量,结合矩估计、最大似然估计和动态可靠性分析技术,建立了机加工艺系统的动态可靠性数学模型,推导了各工序刀具的失效率计算公式;以刀具失效率为判据,建立了确定临界刀具及换刀时间的方法;在此基础之上,以最大限度利用刀具为研究目标,在确定被更换刀具的同时应用可靠性灵敏度分析方法确定刀具最敏感切削参数,通过改变最敏感的切削量参数提升刀具及整体工艺系统的可靠度,使刀具能够继续工作,延迟换刀时间;研究结果表明:当整体工艺流程系统可靠度低于某一阚值时,应用该模型能够迅速准确找出失效率最大的工序所使用的刀具并对其敏感参数进行控制,从而确保刀具还能满足工艺可靠性要求,最大限度的利用刀具,减少换刀次数,降低成本,保障整体工艺系统的高可靠性.     

超声椭圆振动切削轨迹变化对表面形貌的影响

通过改变刀尖振幅和相位差,研究超声椭圆振动切削过程中刀尖轨迹变化的运动特性。分析椭圆振动切削轨迹形状和轨迹偏转变化对加工表面形貌的影响,建立椭圆振动切削轨迹变化切削方向残余高度模型;利用研制的导波传输超声椭圆振动切削装置,改变相位差实现椭圆振动切削轨迹精准控制,分析对其加工表面质量的影响。实验结果表明：椭圆振动切削轨迹变化同时引起的切削方向残余高度和刀具动态角变化是影响加工表面质量的重要因素;在超声椭圆振动切削加工中存在一个相位差值,对抑制毛刺和崩边、提高加工表面质量具有最佳的效果。     

非线性切削过程的振动信号特征研究

本文在已有的研究基础上通过对45号钢和不锈钢的变切深切削实验,用高灵敏度的压电式振动加速度传感器对切削过程及其突变信号进行检测,并对非线性切削过程振动和信号特征提取进行了初步研究.结果表明,金属切削过程的突变主要是使被测信号的低频成分增加,用RMS、FC、RVF、RMSF、KK 可作为突变现象的测试和诊断指标.