超精密切削切屑形成过程的三维有限元仿真

基于大变形有限元理论,建立了超精密切削的三维有限元模型,利用通用的商业有限元软件实现了超精密切削切屑形成过程的三维仿真．并对正交直角切削和斜角切削切屑的形成过程进行了比较深入的分析研究．结果表明：在同样切削条件下,斜角切削过程中产生的切削热、塑性应变和等效应力小于正交直角切削时产生的切削热、塑性应变和等效应力．     

航空铝合金高速铣削加工的三维数值模拟

针对当前高速切削加工中模拟直角和斜角的有限元模型将变厚度切削层、螺旋形刀刃分别简化为等厚度切削层和直线形刀刃的不足,采用更接近实际的三维螺旋齿铣刀模型和变厚度切削层模型,对航空铝合金7050 T7451进行了高速铣削加工数值模拟,得到了铣削过程的切削力、切削温度及切屑形状.通过高速铣削实验测得了切削力,在相同的切削条件下模拟结果与实验结果比较吻合,切削温度及切屑形状也与实际相符.研究表明,三维螺旋齿铣刀模型和变厚度切削层模型可以准确模拟高速铣削加工过程,能够进一步用于研究切削参数与切削力、切削热之间的关系,进行切削参数及刀具寿命优化.     

非对称V形刃斜角切削切削力和流屑角的理论预测

用最小能量法建立了非对称Ｖ形刃斜角切削的切削模型，预测了非对称Ｖ形刃斜角切削的流屑方向和切削力，并进行了实验验证，。结果表明，理论预测值和实测值符合得比较好。     

基于等效切削刃的切削力预报模型

提出了一种新的切削力预报模型。考虑了切削过程变量如切削深度与进给量,以及刀具几何参数如副切削刃及刀尖圆弧半径的影响,获得稳态切削条件下斜角切削时的切削力预报公式。对铝合金和中碳钢作了车削实验,证明预报的切削力符合实验测量结果。     

切屑变形的微观研究

经观察分析，建立了计算直角自由切削切屑卷曲半径的新模型，新模型比Ｒａｍａｌｉｎｇａｍ模型计算的切屑卷曲半径更接近实测值，对圆弧刃切削的层片厚度与变形系数的关系进行了试验研究，试验结果为“变形愈小，层片愈厚”的结论提供了新的证据。     

对称V形槽切削的切削力研究

经理论分析，在适当简化的基础上，采用数学、力学方法建立了对称Ｖ形槽直角切削的切削模型．在此基础上推导出了对称Ｖ形槽直角切削的切削力理论公式及切削方程式，并对切削力公式进行了实验验证．结果表明，当刀尖角较大时，理论预测值与实验值符合较好．     

对称V形槽切削的切削力研究

经理论分析，在适当简化的基础上，采用数学、力学方法建立了对称Ｖ形槽直角切削的切削模型．在此基础上推导出了对称Ｖ形槽直角切削的切削力理论公式及切削方程式，并对切削力公式进行了实验验证．结果表明，当刀尖角较大时，理论预测值与实验值符合较好．     

基于等效切削刃的切削力预报模型

提出了一种新的切削力预报模型.考虑了切削过程变量如切削深度与进给量,以及刀具几何参数如副切削刃及刀尖圆弧半径的影响,获得了稳态切削条件下斜角切削时的切削力预报公式.对铝合金和中碳钢作了车削实验,证明预报的切削力符合实验测量结果.     

斜角切削流屑角及切削力的预测

本文在Venuvmod斜角切削模型的基础上,提出了一种预测(?)屑角及切削力的方法。理论计算和实验结果十分吻合,得出了若干有实际意义的结论。     

斜角切削切削刀具流屑平面内应力分布的实验研究(Ⅱ)

实验在经改装后的铣床上进行,以聚碳酸酯作为刀具模型材料切削铅板。由作者专门设计的切削装置与小型光弹性仪联为一体,可方便地安装在铣床上跟踪、观察和拍摄切削的全过程,对切削中受力的模型进行冻结、切片。在光弹性仪中描绘等倾线、等差线,最后应用应力分离法获得斜角切削中流屑平面内刀具前刀面上的应力分布。     

正交切削变形区的力学研究

对正交切削过程的力学边界条件进行合理假设。根据力学边界条件构造金属切削过程塑性变形区的滑移线场和速度场。     

正交切削变形区的研究

本文对正交切削过程的力学边界条件提出合理的假设,用滑移线场理论建立了考虑切削刃钝圆影响的切削变形区模型。根据滑移线场运动学可容条件的要求,推论出在第一变形区与第二变形区之间及第一变形区与第三变形区之间存在着另外两个变形区。本文指出:已加工表面后流现象是由负后角参加切削造成的;切削刃钝圆一般能使切屑卷曲半径增大。通过对速度场的分析,证明所建立的滑移线场不仅满足静力学的可容性,而且也满足运动学的可容性。     

正交车铣表面粗糙度预测模型的研究

车铣是近些年来发展起来的先进切削加工技术.采用多元回归正交试验法,进行了正交车铣ZL101铸铝合金的切削试验,确定了正交车铣切削用量与表面粗糙度之间的关系.轴向进给量对表面粗糙度影响最大,铣刀转速和偏心量等因素对表面粗糙度影响次之.通过正交试验法的回归分析原理,建立了表面粗糙度的预测模型,根据统计检验结果表明,所建立的表面粗糙度预测模型呈高度显著检验状态,具有很高的可信度.     

光弹塑性冻结切片法在金属切削研究中的应用

以具有双折射性能的聚碳酸酯作为模型材料,进行自由斜角切削。采用光弹塑性的冻结切片法,对模型切削受力后的应力干涉条纹进行冻结,然后沿流屑剖面进行切片。为进一步研究斜角切削流屑剖面内的应力分布提供直观性强的干涉条纹图案。     

车铣粗糙度预测模型的建立和分析

车铣加工是近些年来发展起来的先进的切削加工技术之一.采用正交试验法,进行一系列的正交车铣铝合金切削实验,研究车铣切削用量与表面粗糙度之间的变化规律.通过正交试验法的方差分析进一步确定了各因素对表面粗糙度的影响大小的主次顺序,铣刀转速(切削速度)和工件转速对表面粗糙度的影响较大.采用回归分析原理,建立了表面粗糙度的预测模型,统计检验结果表明,所建立的表面粗糙度预测模型呈高度显著检验状态,具有很高的可信度.     

金刚石刀具前角对超精密切削过程影响的有限元分析

基于大变形有限元理论和更新的拉格朗日方程式,建立热机械耦合的平面应变正交切削模型,并利用通用的商业有限元软件,对6061铝合金的超精密切削过程进行有限元仿真．分析金刚石刀具前角对切削力、切屑变形、切屑根部最大应变、作用于前刀面最大压应力和切削温度分布的影响．结果表明：随前角由负向正变化,切屑厚度变小而长度变长、切屑的曲率半径随着变小,切削力和切屑一刀具接触面上最大压应力则随之下降,刀尖附近的切削温度逐步上升,但切屑根部的最大应变则保持不变．以此优选金刚石刀具前角．