高速切削加工锯齿形切屑形成机理研究

高速切削高温合金材料时,采用单一变量原则,对改变刀具前角参数所得锯齿形切屑进行宏观、微观形态研究,记录加工过程产生的切削力和切削温度数值,实现高速切削加工锯齿形切屑形成机理研究。通过分析锯齿形切屑的形成结果,比较高速切削加工中不同切削参数对锯齿形切屑的影响,探究不同切削参数与切削力之间关系,间接得到切削力与锯齿形切屑形成的关系;通过分析高速切削下锯齿形切屑金相组织与切削温度,得出材料在第一变形区先靠近刀尖部位容易被破坏。     

刀屑摩擦对切削加工影响的有限元分析

基于Lagrange质点坐标系描述方法.利用有限元分析软件,建立平面应变状态下的二维热-力耦合正交直角切削有限元分析模型,分析中采用修正库仑摩擦定律来模拟刀-屑之间的摩擦.结果表明.刀具前刀面与切屑的接触长度、切削温度、切削力和已加工表面的残余应力都随摩擦系数的增大而增加.摩擦系数对切削加工质量有着重要的影响.     

刀具磨损对工件质量影响的仿真分析

采用有限元分析方法。建立二维金属切削仿真模型．利用网格自适应准则，以不同圆弧半径的铣刀，模拟典型零件二维切削过程中切屑的形成。已加工表面的切削力和残余应力分布状况。结果表明。刀刃钝圆半径越小，刀尖越锋利。但是磨损较快。切削力很快增加。刀刃钝圆半径增大，切削刃工作长度增加，机床负荷增加，易引起振动影响表面加工质量。残余应力分布在工件表面以下的0．15mm以内很薄的金属层，这对于厚度较小的薄壁件加工后的变形有很大的影响。仿真结果对于工程中的实际应用具有重要的意义。     

高速切削数值模拟技术浅析

依据大变形理论和虚功原理对高速切削过程进行分析,建立了基于拉格朗日描述的有限元控制方程并采用二维有限元模型进行模拟。有限元模型综合考虑了热力耦合,材料本构关系,接触规律,分离准则及切削过程中动态因素的影响。数值模拟重点考察了非稳态的切屑形成过程及切削过程中的应力、温度、切削力的分布情况,并对模拟结果进行分析和验证,指出所建立的有限元模型是合理的。     

岩层钻孔过程中切削模型及影响因素分析

针对岩层钻孔过程中钻孔效率较低,以及获取地层应力较困难等问题,将钻孔过程分解为轴向压入岩体和转动切削岩体2个环节,分析了切削刃转动切削岩体的静力学关系,建立了切削刃切削力与岩体抗力之间的关系,构建了转动切削静力学模型,获得了切削深度、切削刃形状、岩体力学性质对切削力影响规律。研究结果表明:切削深度与切削力呈线性关系,切削深度越大则切削岩体切削力越大;切削力随切削刃角度的增大呈先增大后减小的变化趋势;岩石黏聚力、内摩擦角与切削力呈线性关系,黏聚力、内摩擦角越大则所需切削力越大。     

高速车削Ti-6Al-4V的有限元仿真研究

采用有限元分析软件AdvantEdge FEM,对钛合金Ti-6Al-4V的车削加工过程进行了三维有限元仿真,并根据仿真结果分析研究了刀具、切屑及工件的温度场分布,刀-屑接触区和工件已加工表面切削温度随切削速度的变化规律,以及三向切削力随切削长度和切削速度的变化规律,分析了Salomon假设的真实性,为深入研究切削机理提供了有益的参考。     

高速切削数值模拟技木浅析

依据大变形理论和虚功原理对高速切削过程进行分析，建立了基于拉格朗日描述的有限元控制方程并采用二维有限元模型进行模拟。有限元模型综合考虑了熟力耦合，材料本构关系。接触规律，分离准则厦切削过程中动态因素的影响。数值模拟重点考察了非稳态的切屑形成过程及切削过程中的应力、温度、切削力的分布情况，并对模拟结果进行分析和验证。指出所建立的有限元模型是合理的。     

基于Marc的金属切削过程有限元仿真研究

阐述了金属切削有限元仿真的优势和理论方法,建立了金属切削的有限元模型,并对切削加工过程进行了仿真研究。通过仿真结果,可以比较直观看到应力、温度等在切屑形成过程中的分布和变化。     

高速切削温度场有限元动态仿真

建立了高速切削温度场模型,利用有限元法对切削过程中刀具、工件和切屑的温度场进行动态仿真,形象地表示出刀具、工件和切屑的温度场变化和分布情况,得出最高温度随子步变化曲线和刀/屑接触面上前刀面的温度曲线及刀尖下垂直已加工表面的温度曲线,为研究切削过程提供了有益的参考。     

切削深度对铝合金加工过程影响的数值仿真

采用Lagrange质点坐标系描述方法，利用有限元分析软件，建立了二维热-力耦合正交直角切削有限元模型．通过网格自适应技术，模拟切屑的形成，仿真切削深度对铝合金加工变形的影响。结果表阴，切削深度对切削力的影响呈线性正比例关系。切削深度越大，切削面积和切削宽度相应增加，切削力也越大。切削深度影响切削加工产生的残余应力大小及分布，残余应力分布在工件表面以下的0．2mm以内很薄的金属层，这对于厚度较小的薄壁件加工后的变形有很大的影响。加工时，为了提高工件表面的精加工精度，降低工件表面的残余应力，在精加工时尽量采用小的切削深度。     

基于热-力耦合场的自由曲线刃高速车刀片重构

在高速车刀片切削刃刃形对切削过程影响分析基础上,采用热-力耦合场有限元分析的方法,获得切削刃曲率半径对高速车刀片切削性能影响规律,采用CUBIC函数重构切削刃,并进行热-力耦合场分析。结果表明:参与切削的切削刃曲率半径直接影响切削层参数和热-力耦合场分布状况;重构的曲线刃刀片有效改善了车削高强度铝合金加工中的热-力耦合场分布,切削变形区最大等效应力以及切削温度分别下降了约16%、5%。     

基于热力耦合金属切削数值模拟的有限元分析

采用ABAQUS有限元模拟的方法对切削过程进行了数值模拟,分析了切削深度、切削速度、刀具前角等切削工艺和刀具几何参数对切削的影响。分析过程中耦合了切削热的影响。获得了切削应力场、应变场分布,切削后表面粗糙度观察,温度分布等,可以作为刀具设计和切削工艺参数制订的依据。     

CBN含量对PCBN车刀切削性能影响的模拟与实验研究

采用CBN含量(体积分数)50％和80％的自制PCBN材料分别建立焊接式90°刀尖角外圆车刀模型,运用Deform软件以切削速度250 m/min、进给量0.1 mm/r、背吃刀量0.25 mm的切削用量模拟精车45#淬火钢外圆面,通过对比刀具的应力场和主切削力,发现CBN含量变化对主切削力无明显影响.使用自制及市售的...     

基于AdvantEdge的钛合金Ti6Al4V的高速铣削有限元仿真

利用专用有限元分析软件AdvantEdge对航空钛合金Ti6Al4V的铣削加工过程进行了二维模拟仿真。采用单因素试验,获得了轴向铣削深度ap、铣削速度vc、每齿进给量fz、径向铣削深度ae对铣削力的影响规律,分析了不同铣削速度下的温度场分布及铣削速度对刀具前、后刀面切削温度的影响规律。研究结果表明,铣削钛合金Ti6Al4V时,建议在条件允许的情况下采用较高的铣削速度、较大的径向铣削深度、较小的轴向铣削深度和每齿进给量。在试验的铣削速度为60~120 m/min内并不存在Salomon所预言的"临界速度"。刀具的温度分布具有明显的梯度变化,最高温度位于前刀面主切削刃附近,距离刀尖0.01~0.02 mm的位置。     

超声波辅助PDC切削齿振动破岩仿真分析

PDC钻头在软至中硬地层钻进时具有钻速高、使用寿命长、设计灵活等显著优点,在钻井领域中的需求量逐年增加。而超声波钻进作为一种新型碎岩技术,由于在钻进过程中具有穿透能力强、钻进效率高等优点而获得了广泛关注。以超声波振动辅助PDC钻头破岩有望取得良好的钻进效果。为此,基于线型Drucker-Prager模型,利用ABAQUS软件建立了超声波辅助PDC钻进振动切削岩石的二维有限元模型,分析了不同超声波振动频率下PDC钻进破岩比功和切削力的变化规律,比较了超声波振动切削与常规切削岩屑形成过程的差异。研究结果表明,当激励频率从20 kHz至40 kHz增长的过程中,破岩比功与平均切削力都呈现先减少后增加的变化趋势,即存在一个最优频率位于25~30 kHz间,使破岩比功最小,钻进效率最高;超声波辅助振动切削的破岩方式与常规切削的塑性破坏不同,主要以脆性破坏为主,其切屑形成过程共分为4个阶段,且切削力保持为零的阶段较常规切削更为明显;当激励频率接近岩石固有频率时,超声波振动切削的平均切削力较常规切削小20.5%,并更易产生大块岩屑,使岩石产生更多体积破碎,从而提高破岩效率。     

车削零件表面粗糙度成因分析及降低措施

零件表面质量影响零件的使用性能和使用寿命,通过对轴类零件车削表面粗糙度形成机理分析,认为车削零件表面粗糙度的形成主要与车刀形状、积屑瘤、振动及散热条件等有关,选择合理的车刀角度,减小车削进给量,适当提高工件转速,并选择合适的切削液可以有效地提高零件加工的表面质量。     

基于ABAQUS模拟镐形截齿截割脆性煤岩

根据镐形截齿截割煤岩工况,利用ABAQUS软件的动力学显式有限元方法对镐形截齿的动态截割煤岩过程进行了数值模拟。动态模拟分析了镐形截齿在截割煤岩过程中的应力分布、三向力、煤岩应力场及其断裂路径等。模拟结果表明镐形截齿的应力及三向力突变主要与块状煤岩的脆性崩裂有关,截割面的块状煤岩崩裂路径与水平面夹角近似30°,与截割方向垂直平面的煤岩破裂路径呈抛物线形。     

The radial line concept for cutting head pick lacing arrangements

The picks which are located at the nose portion of a boom-type tunnelling machine cutting head are of crucial importance and also very vulnerable to damage. Long term underground investigations accompanied by laboratory studies have revealed that these picks are subject to skew cutting which leads to severe pick and tool holder damage. This depends on the radial line position with respect to tool plan length. The damage is predominantly in the form of premature wear developing on the tool body rather than on the tungsten carbide tip. It was found that the picks having a small cutting radius and tilt angle greater than 30° should be provided with skew angles relevant to the pick geometry and cutting radius. High forces were also shown to act on these picks. It was further concluded that radial type cutting tools are not suitable as corner cutting picks on boom tunnelling machine cutting heads currently used in practice.