基于金属切削原理的镗削力建模方法研究

从金属切削原理入手,假定镗孔加工时切削力的大小仅和切削层面积以及切削常数、刃口摩擦系数有关,再结合切削力的经验模型,通过对铝合金的切削试验所得数据进行回归分析,建立镗削力的数学模型.     

钛合金Ti6Al4V铣削力试验分析

对钛合金Ti6Al4V进行了铣削试验,测量了铣削过程中的切削力.利用最小二乘法对试验数据进行回归分析,建立了切削力的经验模型,得出了切削参数对切削力的影响规律,为优化切削参数、研究切削机理提供了参考依据.     

300M超高强度钢高速铣削切削力建模研究

通过建立300M超高强度钢(低合金超高强度钢40CrNi2Si2MoVA)高速铣削切削力经验模型,分析切削参数对切削力的影响,为高速铣削切削参数的合理选择提供可靠依据.采用多因素正交试验方法进行300M超高强度钢高速铣削实验,使用最小二乘法等概率统计方法和回归分析原理建立切削力与轴向切深、主轴转速、进给量、径向切深之间的经验模型,对回归方程及回归系数进行显著性检验,通过切削参数优化验证切削力模型的有效性.通过正交试验直观分析考察切削参数对于铣削力的影响规律.     

高速切削铝铜合金切削力理论与试验研究

分析了高速切削的基本理论,研究了高速切削的切削力理论。建立了主切削力模型。通过高速切削铝铜合金的铣削力试验研究,得到了各切削参数对切削力的影响规律。     

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。     

切削参数对车削34CrNi3Mo高强度钢切削力的影响

34CrNi3Mo高强度钢具有强度高、硬度大及导热系数较低等特性,是一种在国防装备制造业应用广泛的难加工材料。通过建立34CrNi3Mo高强度钢的切削仿真模型,运用正交试验法研究切削速度、进给量和切削深度对切削力的影响规律。建立了切削力的经验计算公式,并运用极差分析法和方差分析法获得了以最小切削力为目标的最优切削参数。研究表明：切削参数中的切削深度对切削力影响最大,进给量次之,切削速度影响最小。     

铝合金2A12T351铣削性能分析

采用实验研究和理论建模相结合方法对铝合金2A12T351的铣削性能进行研究与分析,利用均匀实验设计方法分别测量了铝合金低、中、高速段的切削力,基于实验数据采用多元回归方法建立了铝合金切削力模型,可有效预测不同切削参数条件下的切削力。研究结果表明,采用高速段切削参数加工铝合金可提高加工效率,并保持较小的切削力,有利于减小薄壁零件加工变形。     

导电加热切削有限元仿真及试验研究

正交回归试验建立的导电加热切削加热电阻经验公式表明,加热电流对加热电阻的影响最大。利用加热电阻经验公式进行了有限元分析,归纳出加热电阻焦耳热产生温升的经验公式。结合三维切削模型和Umbrello本构方程,对导电加热切削的切削力和温度场进行了三维有限元仿真及试验验证。加热电流I≥160A时可以得到较小的切削力;切削变形区的切屑处温度最高;最佳切削温度对应的最佳加热电流为168～190A。     

微切削加工7050-T7451铝合金的尺度效应研究

通过一系列单因素直角切削试验,对用硬质合金刀具微切削7050-T7451铝合金的尺度效应进行了研究。在试验过程中,对切削力进行了实时测量,并通过计算获得了不同切削深度下的单位切削力。基于试验结果和微加工理论,分析了不同刀具刃口半径微切削尺度效应的特点,总结了刃口半径、切削速度、切削深度等切削参数对微切削过程中尺度效应的影响规律。     

硬质合金钻头钻削铝合金的切削力实验研究

采用实验分析和经验建模相结合的方法对硬质合金钻头切削铝合金时的切削力及其变化规律进行了研究,重点分析了切削用量对钻削力的影响规律。同时通过对三坐标测力仪所得实验数据的分析、显微观察切屑的形态及扫描电镜下观察等手段,进一步揭示切削要素对切削机理、表面质量和切屑形态等的作用规律。     

基于正交试验的高速切削淬硬模具钢的切削力研究

通过正交设计方案,对淬硬到60HRC的冷作模具钢Cr12MoV进行高速车削切削力试验,分析了切削用量和刀具变量对切削力的影响规律,并建立了切削力的经验公式。得到如下结论:切削用量中,切削速度对切削力影响最小,进给量和背吃刀量对切削力影响较大;三个方向力中,轴向力最小,径向力和主切削力相接近,与常规切削相比,径向力偏大;小刀尖圆弧半径的PCBN刀具是进行高速切削淬硬钢时的理想刀具;经验公式预测值与实测值之间存在约5%-20%的误差。     

高强度钢高速加工时切削力尺度效应特征规律研究

在切削速度118m/min～463m/min,每齿进给量0.078mm/z～0.2mm/z,切削深度0.2mm～1mm范围内,研究高速端面铣削某新型高强度钢材料(>42HRc、抗拉强度σb>1.2GPa)过程中切削力的变化规律,考察切削用量对铣削力的交互影响与尺度效应规律,并从切削变形机理上进行讨论与分析,使用残差分析与最小二乘法等统计方法,建立切削力与切削用量经验公式。研究结果表明:高速铣削时,切削深度、每齿进给量和两者之间的交互作用为对主切削力有显著影响的效应因素;该类型高强度钢的单位铣削力为45调质钢的1.0729倍～1.7917倍;非自由切削过程在高速切削条件下将会引发切削力的尺度效应。     

高速铣削铸铝的切削力实验研究

通过切削实验,研究了用三齿立铣刀高速铣削ZL101铸铝时切削力的变化规律。实验结果表明,随着切削速度的提高,X、Y方向的切削分力变化不大,Z方向的切削分力随之增大;随着每齿进给量的增加,切削力有增大的趋势。     

Analysis of cutting force coefficients in high-speed ball end milling at varying rotational speeds

In high-speed ball end milling, cutting forces influence machinability, dimensional accuracy, tool failure, tool deflection, machine tool chatter, vibration, etc. Thus, an accurate prediction of cutting forces before actual machining is essential for a good insight into the process to produce good quality machined parts. In this article, an attempt has been made to determine specific cutting force coefficients in ball end milling based on a linear mechanistic model at a higher range of rotational speeds. The force coefficients have been determined based on average cutting force. Cutting force in one revolution of the cutter was recorded to avoid the cutter run-out condition (radial). Milling experiments have been conducted on aluminum alloy of grade Al2014-T6 at different spindle speeds and feeds. Thus, the dependence of specific cutting force coefficients on cutting speeds has been studied and analyzed. It is found that specific cutting force coefficients change with change in rotational speed while keeping other cutting parameters unchanged. Hence, simulated cutting forces at higher range of rotational speed might have considerable errors if specific cutting force coefficients evaluated at lower rotational speed are used. The specific cutting force coefficients obtained analytically have been validated through experiments.     

PCBN刀具断续干式切削淬硬钢Cr12MoV切削力研究

基于正交试验设计,使用PCBN刀具进行断续干式车削淬硬工具钢Cr12MoV试验,测得在不同切削参数下的切削力.运用极差分析与方差分析方法,研究各切削参数对断续切削时瞬态冲击力与准静态切削力的影响.应用SPSS软件对准静态切削力进行分析,得出准静态切削力的经验公式.研究结果表明：断续切削方式下,在切削参数中,背吃刀量对瞬态冲击力有显著影响,切削速度和背吃刀量均对准静态切削力影响较大;经验公式对准静态切削力的预测平均误差约为6.3％.     

MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION OF NANOMETRIC CUTTING

Molecular Dynamics (MD) simulations of nanometric cutting of single-crystal copper were conducted to predict cutting forces and investigate the mechanism of chip formation at the nano-level. The MD simulations were conducted at a conventional cutting speed of 5 m/s and different depths of cut (0.724–2.172 nm), and cutting forces and shear angle were predicted. The effect of tool rake angles and depths of cut on the mechanism of chip formation was investigated. Tools with different rake angles, namely 0°, 5°, 10°, 15°, 30°, and 45°, were used. It was found that the cutting force, thrust force, and the ratio of the thrust force to cutting force decrease with increasing rake angle. However, the ratio of the thrust force to the cutting force is found to be independent of the depth of cut. In addition, the chip thickness was found to decrease with an increase in rake angle. As a consequence, the cutting ratio and the shear angle increase as the rake angle increases. The dislocation and subsurface deformation in the workpiece material were observed in the cutting region near the tool rake face. The adhesion of copper atoms to the diamond tool was clearly seen. The same approach can be used to simulate micromachining by significantly increasing the number of atoms in the MD model to represent cutting depths in the order of microns.     

钛合金切削力建模与试验研究

以钛合金切削切屑成形机理为依据,基于Joshi平行剪切区有效应变梯度模型和位错理论,建立钛合金高速切削的切削力模型,采用多因素正交试验法,比较切削力试验测量值与模型计算值,验证了模型的合理性,通过分析正交试验直观图,研究了切削参数对切削力的影响。     

超声切割铝蜂窝试验研究

超声切割技术作为快速发展的加工工艺,越来越广泛地应用于复合材料的加工,尤其是以纸蜂窝材料为代表的弱刚度复合材料。开展了超声切割铝蜂窝试验研究,通过分析不同振幅、不同进给速度下的切割力、超声切割后蜂窝工件的宏观和微观形貌,验证了超声切割铝蜂窝的可行性和优势。试验结果显示,超声切割后蜂窝宏观结构无明显破坏,无明显毛刺毛边产生,提高超声振幅和进给速度可以改善蜂窝切割后微观表面形貌;刀具的超声振动可以显著减小切割力,且在相同进给速度下随着超声振幅的提高,切割力变小;在相同超声振幅下随着进给速度的提高,切割力变大,但变化幅度较小。通过对超声切割铝蜂窝过程的受力分析,讨论了超声振幅、进给速度的变化对切割力的影响规律,并与试验结果进行对比,从理论上分析了造成超声切割力规律性变化的内在原因。     

WC-Ni3Al硬质合金切削奥氏体不锈钢的切削力及磨损研究

采用正交试验法对WC-Ni3Al硬质合金刀具切削奥氏体不锈钢过程中的切削力及磨损性能进行研究,并对切削深度、进给量以及切削速度对切削力的影响进行分析。利用指数回归分析建立主切削力的经验公式,结合切削用量显著性分析对主切削力进行了对比分析。试验表明:切削深度对切削力的影响最大;与WC-Co硬质合金相比,WC-Ni3Al硬质合金刀具的切削力以及后刀面磨损均优于WC-Co刀具。     

高速车削镍基高温合金GH4169的切削力仿真研究

基于Deform 3D仿真软件建立了GH4169高温合金高速车削的有限元模型,采用四因素三水平正交试验方法研究了切削用量和刀具几何参数对切削力的影响规律,并建立了切削力经验公式。研究结果表明:在高速车削GH4169的过程中,对切削力影响最大的参数是切削深度,其次是进给量和前角,最后是刀尖圆弧半径;切削力随切削深度和进给量的增大而增大,随前角的增大呈现先降低又升高的趋势,而刀尖圆弧半径增大时切削力变化不大;最佳参数组合为:进给量0.2mm/r,切削深度0.4mm,前角10°,刀尖圆弧半径0.2mm。