高速切削过程绝热剪切局部化断裂预测

基于高速切削过程绝热剪切饱和极限理论,结合锯齿形切屑绝热剪切带的变形和受力条件,以及材料的动态塑性本构关系,建立以切削速度、切削厚度和刀具前角为预测变量的高速切削过程绝热剪切局部化断裂的预测模型,并以淬硬45钢和FV520(B)不锈钢为例,预测其发生绝热剪切局部化断裂的临界切削条件。通过高速切削试验和金相试验,讨论了切削条件对绝热剪切局部化断裂过程的影响规律和敏感程度,验证了绝热剪切局部化断裂的预测结果。结果表明:较大切削厚度和较小刀具前角会降低绝热剪切局部化断裂的临界切削速度,建立的绝热剪切局部化断裂预测模型能有效预测切屑发生绝热剪切局部化断裂的临界切削条件。     

高速切削过程绝热剪切局部化断裂判据

随着切削速度进一步提高,带有绝热剪切带(Adiabatic shear band,ASB)的锯齿形切屑会不可避免地发生绝热剪切局部化断裂(Adiabatic shear localization fracture,ASLF),使锯齿彼此完全分离。以淬硬45钢(45 HRC)为例,采用前角–10°的PCBN刀具进行进给0.2～0.4 mm、切削速度高达1 400 m/min的高速正交车削试验,获得ASLF发生时的切屑形貌、切削条件以及剪切带内能量变化规律。结合梯度塑性理论,建立高速切削过程热塑性剪切波的传播模型,推导绝热剪切饱和极限(Adiabaticshear saturation limit,ASSL)及饱和度(Adiabatic shear saturation degree,ASSD)的表达式,提出ASLF判据,并与试验结果进行对比验证,分析讨论剪切带与材料属性、加载条件对ASSD的影响规律。由热塑性剪切波的传播理论推导的ASSL可有效描述剪切带中能量随切削条件的汇聚情况,为今后高速切削领域对锯齿形切屑发生ALSF的预报研究奠定了理论与试验基础。     

高速切削过程中绝热剪切临界条件的研究

对高速切削过程中绝热剪切带的特征进行了分析,获得了绝热剪切临界切削条件:绝热剪切发生的临界条件由剪应变、剪应变率和变形温度三者组成。在临界状态下,当变形温度一定时,临界剪应变与临界剪应变率成反比。变形温度越高,绝热剪切所需临界剪应变或临界剪应变率越大。当切削速度提高到一定程度时,锯齿形基体屑片间连续面积随着剪切带开裂而减小,直至完全分裂分离。     

高速切削淬硬模具钢切屑形态的试验研究

通过PCBN刀具对淬硬模具钢Cr12MoV进行了高速切削试验,对不同切削速度下的切屑形态进行了宏观和微观分析。     

基于绝热剪切预测的高速切削过程的研究

高速切削过程中的绝热剪切容易产生锯齿形切屑,从而影响加工表面质量和刀具寿命.对绝热剪切临界判据适用性、材料的动态塑性本构关系的理论基础、切削过程中的变形条件计算作进一步了总结,对高速切削过程中绝热剪切的影响因素、临界切削条件的确定做了系统介绍,并展望了绝热剪切预测研究的发展方向.     

基于ABAQUS的高速切削锯齿形切屑形成机理研究

基于大型有限元分析软件ABAQUS/Explicit 6.11建立了二维正交切削有限元模型,仿真模拟了淬硬GCr15轴承钢在高速切削条件下锯齿形切屑形成过程,以绝热剪切理论为基础分析了锯齿形切屑的形成机理。研究表明:利用绝热剪切理论分析高速切削脆性材料具有一定的可行性;第一变形区工件材料的绝热剪切效应对锯齿形切屑的形成起到了决定性作用;通过对比实验切屑形态和仿真切屑形态可知,切屑形态较为相似,所建模型在预测切屑形态上取得了较好的效果。     

30CrNi3MoV钢高速切削绝热剪切临界条件的预测

基于热塑剪切失稳理论,建立考虑材料特性和切削参数的绝热剪切临界条件方程,进行30CrNi3MoV钢高速切削过程中绝热剪切临界条件的预测。通过与试验结果的比较,证明了该方法的有效性。给出高速切削30CrNi3MoV钢绝热临界切削条件之间的定量关系,对实际加工过程中切削参数的选择具有一定的指导意义。     

钛合金切削性能及绝热剪切带微观形态研究

采用正交试验方法对钛合金进行切削试验,研究了切削用量和刀具前角对切削力和锯齿化程度的影响规律,并采用金相显微镜对锯齿形切屑的切屑形貌和绝热剪切带内材料特征进行观察和分析。结果表明:进给量和背吃刀量对切削力的影响高度显著,刀具前角对进给力的影响高度显著而对主切削力的影响显著;刀具前角、进给量、切削速度对锯齿化程度的影响显著性依次减小;随着锯齿形切屑变形程度增加,绝热剪切带内组织特征由形变带向转变带转化;锯齿形切屑裂纹形成于绝热剪切带与下一个梯形基块的交界处,并沿绝热剪切带方向扩展;刀具前角对裂纹影响较显著,当刀具前角为10°时,裂纹更加明显。     

正交切削切屑形成中绝热剪切行为的实验研究

通过正交切削实验．使用显微硬度计、金相显微镜及扫描电子显微镜(SEM)，对两种回火硬度的结构钢30CrNi3MoV在不同切削条件下的切屑形态和绝热剪切带内材料组织特征进行了观察和分析。研究结果表明。切削过程中形成了两种类型的绝热剪切带即形变带和转变带，随着绝热剪切带的形成和发展切屑形态发生改变。随着切削速度的增大形变带的硬度相应增加，而转变带内的硬度变化不大。     

SKD11硬切削锯齿形切屑形成机理试验研究

针对淬硬钢SKD11硬切削形成的锯齿形切屑,通过金相显微镜和扫描电子显微镜（SEM）观察了切屑的金相组织和微观形貌,分析了不同的切削速度下锯齿形切屑的特点,讨论了绝热剪切发生时剪切带内动态剪应力和温度的变化规律。研究结果表明：SKD11硬切削在低速和高速切削时均产生锯齿形切屑;提高切削速度有利于锯齿化程度的增加;锯齿形切屑的形成同时存在断裂和绝热剪切两种机制,并且随着切削速度的提高,切屑由周期断裂型向绝热剪切型转变;在绝热剪切过程中剪应力变化呈现二次曲线形式,且切削区温度对动态剪应力变化曲线具有较显著的影响;通过提高切削速度可以提高切削温度,抑制材料的硬化效应,引发剪切失稳,从而减小切削力。     

高速切削锯齿形切屑形成机理的研究现状与发展

概述高速切削锯齿形切屑的形成机理,总结高速切削切屑形态的分类,分析锯齿形切屑形成的两大理论:绝热剪切理论和周期性断裂理论,并对两种理论进行比较,认为绝热剪切理论适用于塑性材料或者是在切削过程中由于力热化学耦合作用而转化为塑性材料的脆性材料,周期性断裂理论适用于脆性材料,两种理论的主要区别在于在材料自由表面产生破坏之前剪...     

高速切削锯齿形切屑表征的研究现状综述

研究高速切削形成的锯齿形切屑的表征有利于科学地阐释锯齿形切屑的形成机理.这种表征包括几何表征和物理表征.几何表征是从切屑的几何形状和形成机理上进行表征,几何形状可用切屑的锯齿化程度来表征,形成机理可分别用绝热剪切理论和周期性断裂理论来表征.物理表征包括锯齿形切屑的变形、显微硬度、微观组织结构的表征.切屑变形包括切屑单元...     

30CrNi3MoV钢锯齿形切屑中绝热剪切带的微结构特征

测量了30CrNi3MoV低合金高强度钢在不同切削速度下形成的锯齿形切屑中绝热剪切带(ASB)的硬度,使用光学显微镜、SEM、TEM观察了ASB微观组织形貌。结果表明：在剪切变形局部化发生以后,会形成两种形式的ASB,即在低速下形成的以大塑性变形为特征的形变带和高速下形成的以组织细化为特征的转变带。切削速度的增加会影响形变带的硬度,而对转变带硬度影响不大。形变带的硬度是加工硬化的结果,而转变带的硬度来源于相变硬化。     

绝热剪切型锯齿形切屑第一变形区变形和温度的计算

根据对具有绝热剪切带的锯齿形切屑形成过程的分析，提出一种基于切屑显微测量的计算方法。利用该方法研究了两种回火硬度的30CrNi3MoV高强度钢在正交切削过程中形成的锯齿形切屑内第一变形区的变形和温度，并讨论了切削速度和回火硬度对它们的影响。     

高速切削机理的研究现状

对国内外高速切削机理的研究现状进行了概述,分析对比了高速切削切屑成形机理的两大理论体系——绝热剪切理论和周期脆性断裂理论,总结了高速切削刀具磨损方面的一些研究成果,指出了目前高速切削机理研究中存在的一些问题.     

高速切削4Cr5MoSiV1钢形成的绝热剪切带

对4Cr5MoSiV1钢进行了高速切削试验,利用光学显微镜和扫描电镜等观察了高速正交切削试验中切削速度变化对切屑形态和绝热剪切带(ASB)的微观结构特征的影响,对ASB形成和发展的影响因素进行了分析,并对ASB的尺寸与分布做了分析.结果表明:切削速度是ASB形成和发展的主要影响因素,随着切削速度的增加,ASB的长度和宽度逐渐减小,间距逐渐增大;刀具前角是影响ASB形成和发展的次要因素.     

基于最小能量法的高速切削锯齿状切屑变形分析

以高速切削典型变形特征为研究对象,建立了锯齿状切屑的几何模型。根据高速切削绝热剪切理论,通过对剪切面相对滑移失稳瞬间的切屑块受力平衡分析建立力学模型和运动学模型,获得切屑摩擦力和剪切力及剪切速度和切屑流动速度,并确定了切削能量方程。在考虑应变、应变率、切削温度和变形硬化因素条件下按最小能量原理求变形方程,结合变形曲线的分析和切削理论确定了高速切削变形方程及影响变形的因素。分析结果表明,切屑锯齿化是塑性变形超过临界失稳条件的结果。