介观尺度最小切削厚度模型与分析

针对介观尺度切削加工中存在的最小切削厚度,描述了最小切削厚度形成机理,提出了一种基于刀具刃口半径及工件和刀具间摩擦因数的最小切削厚度理论模型,并将切削参数代入理论模型计算出其最小切削厚度值为2.3μm。以钛合金Ti6Al4V为研究对象,基于Abaqus建立钛合金二维切削模型,通过仿真得出最小切削厚度值在2μm～3μm之间,从而验证了最小切削厚度理论模型的正确性。并分析了刀具刃口半径及工件与刀具间摩擦因数对最小切削厚度的影响,结果表明,最小切削厚度值与刀具刃口半径成正比,与工件和刀具间摩擦因数成反比。     

微铣削切削厚度模型的研究

首先分析了传统的切削厚度计算,并指出其不适合微铣削;进而利用几何对微铣削的理论切削厚度进行推导;再对Bao’s和Li’s的切削厚度模型与理论值进行比较和分析,最后获得新的微铣削切削厚度模型,为进一步构建更为精确的微铣削切削力模型提供理论基础。     

微切削加工技术

在探讨切削技术发展动力的基础上给出了机械加工的尺度划分方法。通过综述微制造技术,介绍了微切削加工装备和微切削刀具,提出了利用应变梯度塑性理论进行微切削机理研究的设想,从分子动力学模拟仿真、最小切削厚度、切屑形态、微切削力、切削温度、工件材料的微量加工性、刀具变形、表面粗糙度与切削稳定性、毛刺、积屑瘤、刀具磨损等不同方面分析了微切削机理的研究现状和存在问题。最后介绍了微铣削CAD/CAM技术,并指出了微切削加工技术的发展趋势。     

切削刃钝圆半径对微切削过程的影响

基于有限元法对切削刃钝圆半径在微切削中产生的影响进行了研究。研究结果表明:较大的切削刃钝圆半径无法加工出微结构中比较尖锐的棱角结构;切削刃钝圆半径形成尺寸效应,并引起有效切削前角的变化;将三维切削仿真转化为二维切削仿真,可有效提高仿真效率;利用有限元仿真可获得最小切削厚度与切削刃钝圆半径的数值关系。     

微切削理论及相关技术的研究现状及趋势

对国内外微切削理论及微机械装配等相关技术进行了整理和描述,并提出了今后在微切削领域研究的方向。     

微切削加工中切削力的理论与实验

微切削过程中的切削力严重影响刀具寿命及零件的加工精度,因此,深入研究微切削过程中的切削力变化规律及影响因素是确定合理的加工参数、加工工艺及提高加工系统性能的基础.本文在考虑刀具钝圆半径存在的条件下,采用轴对称原理建立了微切削力理论公式及微切削模型,实验研究了切削用量、刀具材料及工件材料对切削力的影响,验证了理论分析的正确性.研究结果表明:在切深ap为0.002～0.032 mm,进给量f为0.01～0.20 mm/r,切削速度v为20～120 m/min情况下,切削力Fz的变化范围为100～1030 N,Fy的变化范围为40～700 N;减小刀具钝圆半径会减小刀具后刀面与工件的接触长度,并且会减小切削刃以下部分金属的变形,有利于获得高质量的加工表面;控制切削速度对切削力的影响可以通过控制切削层厚度与刀具钝圆半径的比值来实现,控制切削力比值Fz/Fy则可以通过控制走刀量、切深与刀具钝圆半径的比值来实现.     

螺旋锥齿轮滚切加工瞬时切削厚度控制方法

螺旋锥齿轮滚切加工过程中,为了满足刀具强度要求,提高刀具寿命,需要合理的设定瞬时切削厚度及相关的加工工艺参数.以Solidworks为仿真平台,在滚切仿真基础上结合统计分析给出一种螺旋锥齿轮滚切加工过程瞬时切削厚度的控制方法,包括瞬时切削厚度的主要影响参数及其调整方法,实践证明该方法能够将瞬时切削厚度控制在合理区间范围内.     

微切削过程的分子动力学分析

介绍一种用于分析纳米级微切削过程的分子动力学新方法。通过分子动力学分析,可以从原子观点上很好地解释切屑和表面生成的过程。最小切削厚度是决定加工精度的重要因素之一,在特定的切削条件下,最小切削厚度可以达到纳米级。     

微纳米切削装置及实验研究

目前超精密加工领域的进一步发展在一定程度上受到纳米加工机理缺乏深入研究的限制,用建立在连续介质力学基础上的有限元方法和传统加工的剪切模型来解释纳米切削机理显然是不合适的,虽然有人用分子动力学计算和仿真纳米切削过程,但由于计算规模不够大,而相应级别的切削实验困难,还不能相互验证.为此,文中搭建了可以实现微纳米切削的实验装置,从实验的角度研究纳米切削机理,为民用工业和国防工业中高精度零件和元器件的超精密和纳米加工提供必要的实验数据支撑.     

微切削已加工表面残余应力预测

准确预测残余应力对提高微小工件的可靠性非常重要.建立微切削残余应力的理论分析预测模型,应用有限元仿真方法,探求了不同切削速度和进给量下微切削45钢已加工表面残余应力分布规律,分析了切削速度和进给量对已加工表面残余应力的影响,为优化微切削过程和防止微小零件疲劳破坏提供可靠的依据.     

微细切削加工与微机械制造

介绍了微机械制造中的切削加工方法及设备的研究进展情况，包括微细车削、微细钻削、微细铣削、微冲压及微型工厂等。这些技术加工的工件都已经达到了微米尺度，它们在微三维结构的制造方面有独特的优势。     

基于Deform的切削参数对微铣削加工切削温度的影响分析

为了进一步认识切削过程对温度的影响,应用Deform仿真平台,对切削参数对切削力和切削温度的影响展开仿真分析.通过UG软件构建刀具,将其导入ABAQUS内完成建模过程.仿真结果得到:微铣削加工切削温度在刀面处获得最高的温度,此位置摩擦受热最大.在0.01 ～ 0.05 mm的切削深度范围内工件形成最高温度,随着主轴转速逐渐增大,切削最高温度表现出单调增加的变化规律.随着进给速度逐渐增大,切削最高温度表现出先增加后减小的变化规律,最大值发生在进给速度为20 mm/min时.     

封头设计中给出最小厚度的必要性

GB150-1998《钢制压力容器》和JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》规定：对于按规则设计的封头,成形封头实测的最小厚度不得小于封头名义厚度减去钢板厚度负偏差C1,因为封头名义厚度包含设计者按钢板规格向上圆整值,将造成封头人为增厚。增加了制造厂毛坯重量,影响了企业经济效益。因此提出在设计中给出封头设计的最小厚度（设计者考虑了圆整值）,并以设计者给出的封头设计的最小厚度作为封头成形厚度的最小值（成形封头实测的最小厚度）。     

表面微织构刀具切削加工技术

刀面微织构改变了刀具与切屑之间的摩擦状态,表面微织构刀具在切削中能够降低刀具磨损、提高刀具寿命和切削性能,研究表面微织构刀具的切削加工技术具有重要意义。通过对表面微织构刀具切削加工技术进行综述,介绍了表面微织构刀具制备方法以及表面微织构刀具在切削加工过程中的切削力、切削温度、刀具磨损、工件加工表面粗糙度的影响规律,梳理了表面微织构在不同刀具上的应用,对表面微织构刀具切削加工技术的未来发展趋势进行了展望。     

光学玻璃微切削时材料去除机理和表面质量的研究

通过显微压痕和纳米压痕试验,研究了Soda-lime光学玻璃在微/纳米尺度下的材料去除机理,发现外加载荷的幅值对脆性材料变形方式有直接影响。对光学玻璃的金刚石普通切削和超声振动切削试验结果表明,超声振动切削的实际有效切削深度与名义切削深度有着较好的一致性,合理选择金刚石超声振动切削参数可实现光学玻璃的塑性域切削。     

壳体成形后最小厚度的确定

压力容器设计中图纸上常需注明壳体的最小厚度，主要目之一是便于制造厂控制壁厚。利用名义厚度中的圆整部分作为加工减薄量。通常的做法是将壳体的计算厚度δ与材料腐蚀裕量C2之和作为最小厚度提供给制造厂；将名义厚度的其余部分作为加工减薄量进行利用。实际上，壳体名义厚度中的圆整部分往往有一部分甚至全部已被用户开孔补强。若将δ＋C2作为最小厚度提供给制造厂，有可能壳体上的开孔补强不能满足要求，留下安全隐患，因此遇到这种情况时，应作更详细的分析及计算。1分析根据GB150-89《钢制压力容器》标准中式（6－1）与式（6-2），…     

基于分子动力学的微纳米切削模拟研究进展

随着微纳米技术的发展,已经进入到微纳米科技时代,但微纳米加工领域的进一步发展却在一定程度上受到微纳米加工技术以及对微纳米加工机理缺乏认识的限制,随着微纳米加工尺度的减小,微纳米加工试验也越来越困难,现有的基于连续介质力学和剪切模型的理论分析方法已不能适用,而采用分子动力学模拟方法却能克服这些困难.通过分析国内外基于分子动力学微纳米切削加工模拟的研究现状,探讨了其研究现状的不足及未来发展的方向.     

刀具切削刃钝圆半径对微细切削尺度效应的影响

针对微细切削加工中存在的尺度效应,研究了微细切削加工中尺度效应产生的机理,通过建立微细切削加工有限元模型,模拟并分析了微细切削加工过程的尺度效应,揭示了切削刃钝圆半径引起尺度效应的内在作用机理。     

设计图样中标注封头的最小成形厚度分析

针对GB150中关于标注封头最小成形厚度的规定,以设计角度分析了封头最小成形厚度的组成及从设计、制造等诸多因素综合考虑的重要性.