负前角刀具切削加工机理的有限元仿真分析

利用有限元仿真方法对-80°-0°刀具负前角时切削过程进行二维正交切削仿真试验,研究了负前角刀具切削加工过程和切屑产生的必要条件以及不同刀具负前角下切削力分量的主导作用和相互影响规律。结果表明:负前角切削过程中首先产生刀尖点处的集中变形点a;随着切削进行,产生自由端面上的集中变形点b;集中变形点a、b相向扩展,形成集中剪切滑移带,进而产生切屑;负前角切削加工中,存在临界负前角使切削加工不产生切屑;随着负前角绝对值增大,加工所需的切削力也随之急剧增大,越来越难产生切屑。     

单晶硅加工裂纹的离散元仿真研究

通过力学性能数字试验模拟及校准,建立了单晶硅的离散元模型.基于该模型对单晶硅微加工过程进行了动态模拟,分析了不同切削速度、切削深度及刀具前角等对加工后表面裂纹情况及切屑形成的影响,结果表明:加工后表面裂纹的数目及其最大深度均随刀具前角的增大而减小,而随切削速度及切削深度的增大而增大;切削速度越高,切削深度对加工表面的质量影响越大;随着刀具由正前角变为负前角,刀具前方特别是刀具下方的材料损伤程度逐渐增大,在前角变至0°之前,刀具下方的材料损伤程度基本上保持不变,而当前角变为-15°时,刀具下方的材料变形程度显著增大.     

车刀几何参数对高温合金切削力的影响规律研究

为了降低高温合金切削过程的切削力,采用有限元仿真与切削试验相结合的方法,研究了车刀的几何参数(前角、后角和刀尖圆弧半径)对高温合金切削力的影响规律;试验发现:在几何参数的研究范围内,随着刀具前角、后角和刀尖圆弧半径的增大,刀具切削力均呈现逐渐减小的趋势;由此获得切削力最小时的车刀几何参数:前角约4°,后角约14°,刀尖圆弧半径为1. 2mm。     

钛合金切削加工表面残余应力有限元仿真

采用JobnSOn—Cook失效准则,建立了钛合金的二维正交切削热一机械应力耦合有限元仿真模型,分析计算了不同切削条件下已加工表面残余应力的分布规律。结果表明：已加工表面层残余应力为拉应力,沿着深度方向由拉应力逐渐过渡到压应力。表面残余应力随着切削速度的增大而增大,在一定的前角变化范围内,随着刀具前角的增大,表面残余拉应力先增大后减小,而随着刀具后角的增大却减小。各加工参数对残余应力层的厚度影响都很小。     

钛合金切削加工表面残余应力有限元仿真

采用Johnson- Cook失效准则,建立了钛合金的二维正交切削热-机械应力耦合有限元仿真模型,分析计算了不同切削条件下已加工表面残余应力的分布规律.结果表明:已加工表面层残余应力为拉应力,沿着深度方向由拉应力逐渐过渡到压应力.表面残余应力随着切削速度的增大而增大,在一定的前角变化范围内,随着刀具前角的增大,表面残余拉应力先增大后减小,而随着刀具后角的增大却减小.各加工参数对残余应力层的厚度影响都很小.     

CFRP/Al叠层材料二维正交切削过程数值仿真

由于CFRP与Al合金材料之间的差异性,对其构成的叠层材料的加工带来巨大挑战,同时由于实验研究的高成本、时间消耗以及计算机技术的高速发展,数值仿真成为研究切削过程的有力方法。将三维钻削过程简化为由不同的本构模型和损伤准则建立的2D正交切削宏观有限元模型,研究了切削顺序、进给速度、刀具前角对45°纤维角CFRP/Al合金叠层材料切削力和CFRP切削损伤的影响。仿真结果表明:CFRP→Al切削顺序优于Al→CFRP切削顺序。进给速度对切削过程中切削力和切削损伤的影响高于刀具前角。当刀具前角大于5°时,增大刀具前角对45°单向CFRP的切削力和加工后表面损伤影响不显著。     

淬硬45钢斜角切削锯齿形切屑的有限元模拟

目前大多数对高速切削锯齿形切屑的仿真模拟都是针对二维直角切削,三维仿真模拟极少。实际切削加工是一个三维变形过程,为了更准确地揭示高速切削机理,亟需开展三维切削加工过程中锯齿形切屑的仿真研究。本文针对淬硬45钢(45HRC)斜角高速切削过程中锯齿形切屑的三维有限元建模及分析,基于ABAQUS通用有限元软件,采用Johnson-Cook材料模型和失效应变分离准则,模拟淬硬45钢(45HRC)斜角高速切削过程中锯齿形切屑的形成过程,并对不同刀具前角和切削厚度下的切屑锯齿化程度、流屑角和宽度变形系数进行分析。结果表明:随着刀具前角的减小和切削厚度的增大,切屑的锯齿化程度越来越明显;切屑的流屑角基本不受刀具前角的影响,近似等于刃倾角,但随着切削厚度的增大而逐渐增大;宽度变形系数随刀具前角的减小和切削厚度的增大而增大。     

工艺参数对单晶锗微细切削温度的影响

通过DEFORM有限元仿真软件分析切削参数和刀具参数对单晶锗微细切削温度的影响情况,并采用单因素变量法进行有限元仿真分析.研究结果表明:主轴转速越大,最高切削温度越小;进给速度越大,切削温度越大;切削深度越大,最高切削温度越大;刀具前角增大,切削温度减小;刀具后角增大,切削温度无显著下降;刀尖圆弧半径增大,最高切削温度...     

超精密切削SiCp/Al复合材料力学性能仿真

研究了超精密切削加工SiC_p/Al复合材料的力学性能,运用ABAQUS有限元软件建立三维有限元模型,分析刀具前角和切削速度对切削力的影响。仿真和数据分析表明:平均主切削力随切削速度的增大而增大,随刀具前角的增大而减小;由于SiC颗粒的存在,切削时应力过大容易加快刀具磨损。     

基于Inconel 718车削过程有限元仿真的刀具刃口几何参数优化

基于Third Wave Advant Edge建立二维有限元模型,对镍基高温合金Inconel 718的车削过程进行数值仿真分析,并通过直角车削试验验证仿真模型的精准度;提出了刃口几何参数的优化流程,获得了不同刃口几何参数下的切削温度和应力分布,研究了刀具刃口几何参数对刀具应力及刀具温度的影响,进而对加工镍基合金的刀具刃口参数进行优化。仿真结果表明:在选定后角7°时,粗加工镍基合金Inconel 718的最优前角为6°,最优刃口钝圆半径为60μm;随着刀具前角的增加(0°~10°),切削温度逐渐增加,刀具应力先减小后增加,切屑的高温区逐渐减小,刀具的高应力区逐渐向后刀面扩展;随着刃口钝圆半径的增加(30μm~80μm),刀具温度逐渐增加,温度分布无明显变化,刀具应力先减小后增加,切削刃附近应力集中现象减弱。     

镁合金（AZ31B）铣削加工工艺参数的试验研究

为提高镁合金（AZ31B）铣削加工中的工艺性能，以加工中的刀具前角、线速度、每齿最大切削厚度及切削深度为影响因子，以加工的转矩与弯矩为目标参数，为保证镁合金零部件加工性能良好，设计4水平2因素的正交试验，试验结果表明：镁合金（AZ31B）铣削加工中可以采用较大的进刀量和高速切削，在线速度为2400 mm/s时，转矩值最小，同时弯矩出现拐点，其值可达到18.5 N·m。在满足精加工的粗糙度要求下，最大切削厚度0.08 mm为其极限值，在加工过程中使用的刀具必须锐利，在合适的范围内可以优先选用较大的前角，并且随着刀具前角的增大，转矩变化较为明显，在刀具前角为12°时，转矩值最大，弯矩呈现先降低、后增大的趋势，同时在刀具前角为16°时，所对应的弯矩、转矩最小，结合整体试验的加工情况，特殊情况下刀具前角可以选择负角度加工。     

基于Abaqus的二维切削仿真分析

本文借助Abaqus软件,模拟了普通钢板的二维切削,通过设计三因素三水平正交试验,并结合极差分析法,得出结论：对切削力影响程度最大的因素是切削深度,其次是切削速度,刀具前角的影响最小,且最佳的组合为1 m/s的切削速度,0.002 m的切削深度,15°的刀具前角。又分别以上述三个因素为变量,进行了单因素试验,得出结论：切削力随切削深度和切削速度的增大而逐渐增大,随刀具前角得增大先增大后减小,在刀具前角为10°时达到最大,为3.2×10⁶ N。     

CBN刀具正交切削钛合金温度场的有限元分析

应用ABAQUS/Explicit软件建立了钛合金Ti6Al4V的二维正交切削模型,采用温度—位移耦合分析步,研究了CBN刀具二维正交切削Ti6Al4V时切削参数及刀具前角对切削温度的影响。研究结果表明,切削速度、切削厚度的增大均会使切削温度升高,其中切削速度对切削温度的影响最大,切削厚度次之;切削温度随着刀具前角的增大而降低,但当前角继续增大至20°后,切削温度略有上升。切削区高温分布区域随切削速度的增加而有所减小,随着切削厚度的增加,切削区高温分布区域增加。     

不同铣削参数对镁合金（AZ31B）表面质量的影响规律研究

进行了端面铣削加工对镁合金AZ21B表面特征的性能实验。在干式加工环境下,以刀具前角、线速度、最大切削厚度、切削深度为影响因子,以表面粗糙度作为分析表面完整性的指标,采用硬质合金刀具进行实验,实验结果表明：镁合金铣削加工中,随着切削深度、线速度、最大切削厚度的增加,工件的表面粗糙度也随之增加,其中切削深度小于6 mm、线速度小于1800 mm/s、最大切削厚度小于0.07 mm时,表面粗糙度值均为Ra1.0μm以下,可实现镁合金的高精度加工;同时刀具前角对镁合金加工至关重要,表面粗糙度随着刀具前角的增加呈现先增加、后降低的规律;当刀具前角在8°～16°区间内,表面粗糙度逐渐增加;当刀具前角为20°时,工件的表面质量相对较高,表面粗糙度为Ra0.5μm左右;结合整体试验的加工情况,特殊情况下刀具前角可以优先选择负角度加工。     

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。     

刀具几何参数对铝合金车削性能的影响

根据刀具的主要几何参数设计了单因素实验,在Deform-3D中建立了铝合金7075的车削有限元模型,对车削过程进行仿真,通过数据处理,得出前角、主偏角、刃倾角、刀尖圆弧半径对切削力和切削温度的影响,结果表明:切削力随前角的增大而减小,随刀尖圆弧半径的增大而增大,主偏角和刃倾角对各方向上的力影响不同;切削温度随前角、刃倾角的增大而上升,随刀尖圆弧半径的增大而下降。     

光学玻璃超精密切削加工裂纹的离散元仿真研究

通过力学性能的数值模拟实验及校准,建立了光学玻璃的离散元模型和超精密切削加工的模型,并对其微切削过程进行了模拟;分析了在不同刀具前角、切削深度及切削速度加工条件下对加工后表面裂纹形成的影响。结果表明:加工表面的裂纹数目和裂纹最大深度随切削深度的增大而增大,而随刀具前角的增大而减小;加工表面的裂纹数目随切削速度的增大而减小,裂纹最大深度随切削速度的增大而增大。     

有限元法分析刀具前角对切削加工的影响

建立了热力耦合、平面应变、连续带状切屑的二维正交切削加工有限元分析模型。分析了刀具前角对切屑几何形状、切削力和切削温度的影响。结果显示刀具前角增大,切削力明显减小,切削温度降低,切屑厚度减小,切屑形状更为细长。     

7050-T7451铝合金直角切削仿真研究

基于ABAQUS有限元软件,对7050-T7451铝合金直角切削过程进行仿真研究.在研究中,采用正交试验设计方法和极差分析方法,分析刀具前角、进给量、切削速度等参数对切削力和切削温度的影响规律.仿真研究结果表明,增大刀具前角,有利于减小切削力和降低切削温度.考虑到切削刃强度的影响,刀具前角应不大于15°.当进给量大于0...     

7075铝合金切削有限元分析

基于金属切削机理,通过有限元软件建立了二维车削加工有限元仿真模型.经分析可知,在切削速度一定时,随着刀具前角增大,切削力逐渐降低,但刀具前角增大会导致强度降低,最终取前角为10°.在最佳切削刀具前角时,切削速度在一定范围内增加,切削力逐渐降低.经有限元分析得出,切削7075铝合金时选取的最佳切削速度为3000 mm/s...