奥氏体不锈钢多晶切削建模及毛刺仿真分析

在金属切削中加工尺度较小时,材料的尺寸效应、材料强化对流动应力的影响及毛刺的存在会严重影响已加工表面质量及尺寸精度,甚至会导致工件报废。基于应变梯度理论,通过子程序嵌入到ABAQUS软件中,构建二维多晶切削模型来探究不同刀具结构对毛刺形成的影响,并清楚观察到晶粒的塑性流动及变形过程。在对该模型的可行性进行验证后展开模拟分析发现,随着刀具前角的增大、切削刃钝圆半径的减小及倒角长度和倒角角度的减小,出口毛刺尺寸均会减小,而刀具后角的变化对毛刺尺寸影响极小,本研究为毛刺的控制及已加工表面质量的提高提供了新的思路。     

奥氏体不锈钢的切削加工

lCr18Ni9Ti奥氏体不锈钢,由于它具有高的塑性和良好的机械性能、抗腐蚀、耐高温等特点,已在国民经济各个方面得到广泛的应用。但由于其加工硬化严重,切削力大,切削温度高,导热性差,给切削加工带来一定困难。其切削加工特性如下: 1.塑性大,韧性高。由于其在切削过程中塑性变形大,使切削力增大,用时,容易产生粘刀现象,不易断屑。     

GCr15切削过程的有限元仿真

应用MSC.SuperForm软件的单元去除和网格重划分技术,考虑到GCr15机械物理性能随温度的变化和流动应力受应变率和温度影响的特性,建立了二维完全热—力耦合有限元模型,模拟出切削过程各变形区的温度、应力以及切削力的分布。通过仿真得到了切削温度、切削力和已加工表面残余应力的影响规律。仿真结果可为机床、工装设计以及切削参数优化提供帮助。     

奥氏体不锈钢的超声振动切削研究

通过正交试验研究了超声振动切削不锈钢材料 (1 Cr1 8Ni9Ti)时切削用量和刀具材料对刀具寿命的影响 ,并与普通切削进行了对比试验 ,阐明了不锈钢加工采用超声振动切削的优越性 ,给出了合理的切削用量和合适的刀具材料     

奥氏体不锈钢的超声振动切削研究

通过正交试验研究了超声振动切削不锈钢材料（1Cr18Ni19Ti）时切削用量和刀具材料对刀具寿命的影响，并与普通切削进行了对比试验，阐明了不锈钢加工采用超声振动切削的优越性，给出了合理的切削用量和合适的刀具材料。     

硬态干式切削过程的有限元仿真

硬态干式切削是近期发展起来的一种先进的切削加工技术,其具有良好的加工柔性、经济性和环保性能,是精加工过程中加工淬硬钢的最佳选择。基于材料变形的弹塑性理论,并结合ABAQUS通用有限元程序的特点和实际切削工况,用J-C模型建立工件材料模型,根据剪切失效准则实现切屑和工件分离,切屑和刀具的接触摩擦采用库仑摩擦定律,对AISI4340钢硬态切削过程进行仿真,分析了等效应力、等效塑性应变云图、切削力变化曲线以及切屑的温度场分布。在理论上,模拟过程与实际切削过程基本符合,为以后的硬态干式切削提供了参考。     

718镍合金切削过程微结构变化有限元仿真

为对718镍合金切削过程加工表面晶粒细化和微硬度变化较为准确的仿真预测,首先将仿真与实验对比,选取一组最佳的本构模型参数,其次通过有限元校准法对仿真过程的相应物理参数进行优化,使得仿真的相关参数达到最优,并通过对Deform-2D进行二次开发,运用Zener-Hollomon方程对718镍合金正交切削过程中动态再结晶过程仿真,运用Hall-Petch方程对加工表面和次表面微硬度变化仿真,最终得到了718镍合金正交切削过程加工表面晶粒尺寸和微硬度的变化,为718镍合金表面加工质量的评估提供了较为可靠的依据。     

基于ABAUQS仿真的涂层刀具切削奥氏体不锈钢刀具破损机理研究

利用ABAQUS软件对切削过程进行仿真,探究了涂层刀具切削奥氏体不锈钢时刀具的磨损机理,并结合实际切削试验进行对比。仿真结果表明,切削过程中刀尖附近所受应力最大,且随着切削速度的增加,刀尖处应力值急剧增大,这与实际切削过程中刀具破损形态是刀尖破损相吻合;同时,随着切削速度的增加,刀具出现刀尖破损的时间缩短,这也间接验证了仿真中刀尖应力值与切削速度呈正相关。上述结论验证了利用ABAUQS软件对涂层刀具切削奥氏体不锈钢过程进行仿真是合理可行的。     

精密切削过程三维有限元分析

采用有限元方法模拟三维精密切削过程,包括三维正交切削和三维斜角切削。切屑和刀具的摩擦应力采用修正库仑摩擦方程来计算,工件的流动应力是应力、应变、应变率和温度的函数,采用局部网格重划分技术。通过三维切削模拟可以获得在不同刃倾角精密切削过程的条件下切屑形状、切削力和切削温度场的分布情况。仿真结果表明:刃倾角对主切削力和切深抗力影响不大,但对切屑形状、进给抗力和切削温度场分布影响较大。     

可转位车刀切削过程三维有限元集成仿真

利用三维有限元方法对金属的切削加工过程进行了模拟仿真。按照实际加工条件建立了切削模拟模型,模拟中按照国家标准建立的硬质合金可转位刀片的三维模型不仅考虑了真实的刀片几何形状,而且考虑了刀片安装时的角度参数。利用成熟的商业软件DEFORM3D对金属切削过程中切屑的流动状态及过程中的温度场和应力场进行了有限元模拟并对模拟结果进行了分析。     

钛合金数控切削过程的有限元分析

为探究刀具几何参数对钛合金的切屑形态和刀具磨损的影响,以TC11钛合金为研究对象,基于DEFORM-3D建立了三维切削有限元模型,并且对其进行了有限元分析。结果表明:相同的刀具前角的情况下,刀尖圆弧半径越大,切屑的卷曲程度越小;相同的刀尖圆弧半径下,刀具前角越大,切屑的卷曲程度越大。刀尖圆弧半径对切屑宽度的影响较小,但是对切屑的卷曲半径影响较大。三向切削力的幅值和刀具几何温度的分布范围与刀尖圆弧半径都呈现出正相关关系。随着刀具前脚和刀尖圆弧半径的增大,刀具的磨损深度不断增大,刀尖圆弧半径越大,增大的趋势越明显。     

高速切削过程有限元分析的研究进展

大量的研究成果表明:有限元模拟作为研究高速切削机理的一种有效手段,已被广泛用于高速切削过程分析。综述高速切削中锯齿状切屑形成机理、切削过程中的物理量(切削力、切削温度,刀具磨损)及表面质量等方面的有限元分析的研究现状。展望高速切削有限元模拟分析的发展方向。     

三角形刀片切削过程的有限元分析

通过对三角形车削刀片的切削过程进行有限元分析,获得到出不同切削用量对切削力、切削温度、刀片应力的影响。可据此选择合理的切削用量以延长刀具寿命。对比有限元模拟数据与切削试验数据,发现模拟值和试验值有合理的一致性。     

切削加工有限元仿真与应力分析

为研究不同切削参数对切削力、切削温度和切削应力的影响,采用回归正交试验设计方法,用大塑性变形的有限元法仿真了在不同切削参数下直角自由切削铝合金7075时的切削力、切削温度的变化规律,并分析了切削区微观应力、应变率等的分布状态。     

高速干切削过程的三维有限元仿真与试验

针对淬硬轴承钢的干态车削过程,在Abaqus中建立考虑PCBN刀尖半径的热力耦合三维有限元切削模型。首次仿真预测出周期性绝热剪切引起的三维锯齿形切屑,并且切屑在刀屑接触面上的特征线和材料挤压流动方向,以及切屑自由表面沿进给量方向和沿切削深度方向的切屑形态与实际加工形成的切屑形态都能够很好的吻合。通过对切削力、切削温度,切削力和切屑形态预测分析,并与实验数据的比较,揭示了刀尖半径和主偏角对切削过程的影响。研究发现:刀尖半径增大到0.8mm时,工件材料挤压变形更显著,平均切向力增大了17N,与实验结果比较相符。斜角切削过程中材料受到的挤压变形力更大,温升更加明显,最高温度达到1289℃,与试验测量的切削区平均温度1100℃接近;预测的平均切向力为150N,与实验值相差只有7%。     

基于DEFORM-3D的钛合金切削过程有限元仿真

为研究钛合金TC4的切削机理,建立了三维切削有限元模型并对切削过程进行了仿真,获得了不同每齿进给量、切削速度和切削深度下切削力、切削温度的变化规律。仿真结果表明：在各因素中,对切削温度而言,切削速度影响最大,切削深度影响最小;对切削力而言,切削速度影响最小,切削深度影响最大。     

切削奥氏体不锈钢的涂层刀具磨损机理探讨

通过不锈钢0Cr18Ni9切削加工的刀具寿命试验,探讨涂层刀具的磨损形态和机理,提出涂层刀具切削奥氏体不锈钢时刀具的磨损形态主要为边界磨损的观点,并验证了YBG202涂层刀具适合切削奥氏体不锈钢。     

陶瓷刀具切削奥氏体不锈钢的切削力试验研究

对3种复合陶瓷材料刀具切削奥氏体不锈钢(1Cr17Ni7)进行研究,建立了正交切削试验方案.通过试验研究了切削用量对三向切削力的影响,利用指数回归分析建立了3种刀具的主切削力经验公式,并结合切削用量显著性分析对主切削力进行了对比分析.试验结果表明在采用较小进给量和较小切削深度进行切削时,会出现了背吃刀力大于主切削力的现象;切削速度及进给量对主切削力的影响最大;3种刀具中CT2刀具的主切削力最大.     

金属切削过程中切削热和切削温度场的仿真分析

切削热的产生和由它导致的切削温度是影响金属切削状态的重要物理因素之一。笔者通过45#圆钢在几种不同切削速度下的温度场的仿真分析,直观的表现出切削速度对金属切削热的影响,从而对优化切削参数和研究刀具磨损机理提供方法依据。