表面织构在刀具上的结构设计与分析

基于仿生摩擦学原理,运用有限元分析软件Deform-3D分别对普通成型车刀和具有微结构的车刀进行模拟切削仿真。分别得出正常刀具前刀面和具有微结构刀具前刀面的磨损情况、切削力大小、切削温度及应力应变的分布情况并进行比较分析。并提出微量润滑与微结构双重效应的刀具减磨技术。     

变曲率曲面构型前刀面车刀的减阻性能研究

为了降低切削过程中的阻力,通过对河狸牙齿前刀面的构型分析,设计出了具有变曲率准线曲面构型前刀面的车刀。在0.15～0.5 mm背吃刀量下,选取4种前刀面构型进行仿真切削对比分析。仿真结果表明,余弦函数准线构型前刀面刀具的切削力相对于其他构型前刀面刀具的降低了3.5%～11.96%,并通过直角切削实验对仿真结果进行了验证。随后通过仿真实验对余弦准线函数进行参数优化,得出了切削力随周期和幅值改变的变化规律。优化结果表明：当背吃刀量与前刀面余弦函数准线一个周期的比值为40%左右时,减阻效果最为显著。所设计的变曲率构型前刀面车刀不仅有效降低了切削力,还为金属切削刀具的构型设计提供了新思路,具有较强的应用价值。     

AISI1045钢切削仿真过程的研究

基于ABAQUS建立了AISI1045钢的二维切削仿真模型,分析了应力的分布规律,并通过改变刀具前角,研究了刀具前角对切削力和前刀面温度的影响.结果表明,刀具前角增大,切削力会随之减小,而刀具前刀面温度会随之增大.分析结果有利于刀具的选择.     

基于正交切削的铝合金切削力理论计算方法

基于传统正交切削力学模型,采用Johnson-Cook材料本构和失效模型,建立同时考虑前刀面和后刀面双摩擦因素的切削力理论计算模型。采用双摩擦切削力模型模拟7050航空铝合金切削力的计算,获得了与试验结果非常吻合的切削力理论计算值。用本文模型计算了不同Johnson-Cook材料本构参数下的切削力,获得了与文献仿真值非常一致的结果。双摩擦切削力模型引入的后刀面摩擦分量,在航空铝合金切削仿真中,占主切削力的比重较少(约占12.5%),但不可忽略。     

基于温度场模拟的刀具前刀面微槽设计

通过DEFORM-3D有限元软件模拟硬质合金涂层车刀的切削过程,得出前刀面温度场的分布特点和特征点数据,利用特征点数据在UG三维造型软件中重构温度曲面,并修剪形成具有切削温度较低的前刀面微槽结构,为新型高耐用度的刀具设计开发提供借鉴。     

微织构Al_2O_3-TiC陶瓷刀具切削性能仿真研究

前刀面有微织构的刀具与无织构刀具的切削性能不同。为了研究Al_2O_3-Ti C陶瓷刀具前刀面凹坑微织构分布对刀具切削性能的影响,使用ABAQUS对陶瓷刀具进行三维建模,将模型导入有限元分析软件Advantedge中,在相同条件下,对无微织构和有微织构刀具进行三维切削仿真,对比其切削力、切削温度及应力分布,结果表明,具有特定凹坑微织构参数的Al_2O_3-Ti C刀具在切削过程中可降低切削力,改善温度和应力分布。     

CBN车刀前刀面微沟槽结构磨削及其对干切削温度的影响

车刀前刀面的微沟槽结构可以改善切削性能,但是,超硬的CBN车刀表面微加工极为困难。因此,提出采用微磨削技术在CBN前刀面加工出深度为54μm的微沟槽结构,可实现钢的干切削。采用金属基的#600金刚石砂轮V形尖端沿着与切削刃成不同夹角方向在CBN车刀的前刀面上加工出微沟槽结构;通过升温试验分析前刀面温度与车刀尖端温度的相关性;对45钢进行干切削试验,研究微沟槽结构特征和切削条件对干切削温度的影响。结果表明,CBN车刀前刀面可被加工出规则和光滑的微沟槽结构。平行微沟槽结构和倾斜微沟槽结构比垂直微沟槽有更快的排热速度,可起到散热作用。前刀面的温度与车刀尖端的温度有极好的相关性,所以它可用于预测干切削的刀尖温度。可以证明,平行微沟槽结构车刀可以比传统平面车刀降低干切削温度约18%。但是,垂直和倾斜微沟槽结构车刀会产生更大的干切削温度,这是因为它们的微沟槽结构改变了切削刃的形状,造成刀具磨损。在较大切除率的干切削中,平行微沟槽结构CBN车刀能够更大幅度地降低刀尖的切削温度,造成非常小的刀具磨损。.     

基于UG的三维参数化曲面车刀建模及ANSYS强度分析

由于现代数控车刀设计有断屑槽,形成了不同形状的前刀面,本文利用UG强大的三维实体参数化建模的功能,建立了余弦柱面形前刀面车刀.并利用有限元软件ANSYS的分析功能,对相同前角下的余弦柱面形与平面形车刀进行强度分析.通过观察刀头内部应力、应变的大小,得出余弦柱面形前刀面比平面形前刀面车刀的刃磨强度高,为刃磨高强度的车刀提供依据.     

微织构自润滑刀具的切削性能研究

采用激光加工方法在硬质合金车刀前刀面月牙洼易磨损区域加工微织构并填充固体润滑剂MoS2,制备了微织构自润滑刀具(MTR-1和MTR-2),并与传统硬质合金刀具MTO进行了干切削淬火45钢的对比试验.试验结果发现,与传统硬质合金刀具MTO相比,微织构自润滑刀具能够显著降低切削力、减小刀具前刀面磨损.同时,微织构自润滑刀具...     

工件材料热导率对刀具前刀面最高温度的影响研究

为研究工件材料热导率对刀具前刀面最高温度的影响,建立了刀具前刀面温度分布模型,用数学解析的方法推导出了刀具前刀面的温升计算式及温度最高点的位置。并选取了几种代表性的工件材料进行解析计算,将解析计算结果与有限元仿真结果进行了对比分析,验证了切削温度最高点预测模型的有效性,分析了工件材料热导率对前刀面最高温度点的影响特点。     

用PCBN刀具精密切削GCr15淬硬轴承钢

通过切削试验研究了PCBN刀具精密切削GCr15淬硬轴承钢时的切削力特征、切屑形态、刀具磨损特性等切削性能 ,并从表面粗糙度、硬化层深度、亚表层白层现象、残余应力分布等方面研究了PCBN刀具精密切削淬硬轴承钢的加工表面质量     

基于小波变换的刀具磨损检测方法

提出采用切削力信号的奇异性指数作为衡量刀具磨损的参量。利用小波变换对切削力信号进行分析 ,变换结果的模极大值点反映了刀具发生磨损或破损的时刻 ,而其奇异性指数的大小则反映了刀具的磨损状况。试验结果表明了该方法的有效性。     

高速硬车削淬火钢的实验研究

通过改变高速车削淬火钢（Cr12）的切削用量，对切削力、切削温度、加工表面质量等进行了研究，结果表明合理选择切削用量，高速硬车削淬火钢可显著提高生产率及加工表面质量，并在一定程度上可取代磨削加工。     

高速硬车削淬火钢的实验研究

通过改变高速车削淬火钢(Cr12)的切削用量,对切削力、切削温度、加工表面质量等进行了研究,结果表明合理选择切削用量,高速硬车削淬火钢可显著提高生产率及加工表面质量,并在一定程度上可取代廖削加工。     

陶瓷刀具高速车削淬火钢的试验研究

通过改变高速车削淬火钢（Cr12）的切削用量，对切削力、切削温度、加工表面质量等进行了较为系统的研究、结果表明：合理选择切削用量，高速硬车削淬火钢可显著提高生产率及加工表面质量，并可在一定程度上取代磨钢加工。     

微细轴切削加工特性分析

分别采用传统的车削方法和先进的车铣方法进行微细轴的切削加工试验,从切削方式、切削速度、切削力等9个方面对两种切削方法进行了比较。试验结果表明,车铣技术更适合于微细轴类零件的加工,它在改善微小型零件的切削状态、实现高速切削、降低切削力、延长刀具寿命、保证零件加工质量、提高加工效率等方面都具有明显优势,只要合理匹配车削主轴与铣削主轴的转速比,同时合理辅以其他切削用量,就可以加工出理想的微小型零件。     

枞树型轮槽精铣刀热—力耦合场分析

以汽轮机转子轮槽加工中枞树型轮槽精铣刀的热变形为研究对象,对刀具切削过程中受力、受热进行分析计算。采用ANSYS作为有限元分析软件平台,通过建立精铣刀的有限元模型和加载计算,模拟实际切削中刀具的热变形。研究结果在一定程度上实现了对精铣刀热变形的定量计算,为进一步的机夹式轮槽精铣刀结构设计及刀片重构奠定了良好的研究基础。     

PVD涂层与未涂层硬质合金刀具切削力的对比试验研究

应用同型号未涂层、TiN涂层和TiCN涂层硬质合金刀具进行切削试验 ,用KISTLER三向测力仪、电荷放大器和PC机组成的切削力数据采集系统进行三向切削力采集。试验表明在切削过程中PVD涂层硬质合金刀具的切削力随刀具进给量、切削深度、切削速度的变化规律与未涂层硬质合金刀具相同 ,但涂层硬质合金刀具的切削力明显小于未涂层硬质合金刀具的切削力     

车铣加工切削机理分析

车铣加工通过将车刀更换为铣刀,增加铣刀转动自由度,基于工件转动和铣刀转动的合成运动,完成对工件的加工.车铣加工具有断屑更容易、切削温度低、切削力小等优点,即使工件低速旋转,也能实现高速切削.对车铣加工的切削机理进行了分析,具体包括刀具磨损机理、切屑形成机理、工件表面质量、难加工材料切削等.     

虚拟加工物理仿真中的误差分析研究

基于虚拟制造的理论与方法,模拟真实加工条件,建立了面向虚拟数控车削加工环境的加工精度分析系统。该系统基于有限元方法,用有限元法计算刀具-工件在切削要素（切削力、夹紧力、切削温度等）作用下的变形,通过求工件-刀具的布尔差集获取切削后的工件轮廓;利用MATLAB优化工具箱,分析工件轮廓,预测零件加工误差。