刀具几何参数对残余应力的影响分析

利用有限元法分析了残余应力与刀具前角和切削刃钝圆半径的关系.结果表明:在前角一定变化范围内,随着前角的增加,工件表面产生的残余拉应力的值先增大后减小,残余拉应力层的厚度与刀具前角关系不明显;残余应力随着切削刃钝圆半径增大而减小,但残余应力层的厚度增大.     

预置应力对焊接残余应力峰值的影响

运用三维热塑性有限元法对不同预置应力下搭接接头角焊缝的焊接残余应力的影响进行了分析,提出了通过预置应力来降低焊缝根部的焊接残余应力峰值,从而提高结构的使用寿命的方法。     

工具锥角对膨胀套管环向残余应力的影响

为了研究膨胀工具锥角对套管膨胀后环向残余应力分布的影响,采用有限元分析方法对常见的5°～11°锥角下Φ139.7 mm×8.5 mm的套管膨胀过程进行了非线性数值分析,得到不同锥角下整个套管膨胀后环向残余应力在套管轴向、周向和壁厚方向的分布规律。结果表明,套管膨胀后环向残余应力在套管轴向和圆周方向上分布不均匀,其数值呈波动趋势,波动幅度可达100MPa左右,且波动幅度随工具锥角的增大而减小。无论膨胀工具锥角如何变化,套管内壁至套管厚度中间的单元层始终受到残余拉应力,套管外壁及靠近外壁的单元层始终受到残余压应力,残余拉应力和残余压应力在壁厚厚度上所占比例分别约为75%和25%,且残余拉应力最大值位于套管壁厚中间部位,残余压应力最大值位于套管外壁。锥角变化对环向残余应力的大小有一定影响,当锥角从5°增加到11°时,残余拉应力和压应力最大值均上升,增加幅度分别约为套管材料屈服强度的3.4%和5.1%。     

基于有限元的三向角焊缝残余应力分析

对大型金属结构中常见的三向正交角焊缝的焊接过程进行了有限元模拟。选用四种不同的焊接顺序，对焊接过程中的温度场分布情况进行了分析，并对各焊接工序下的焊接残余应力进行了计算，讨论了边界约束和焊缝对焊接残余应力的影响。     

残余应力对整体结构件加工变形的影响

基于残余应力的理论计算模型,研究影响加工变形的相关因素与加工变形量之间的关系.结果发现,影响加工变形的独立自变量有工件的长度、厚度及初始残余应力.并进一步研究了各变量对工件变形量的影响.     

超声滚压加工对X80管线钢焊接残余应力的影响

建立超声表面滚压加工（ultrasonic surface rolling process,USRP）的三维有限元模型,开发了模拟焊接的移动双椭球热源子程序,利用有限元软件ABAQUS模拟了X80管线钢焊缝不同方向的焊接残余应力,在此基础上叠加USRP的超声振动与静载荷的综合作用,模拟了表面塑形变形、应力和应变,耦合后分析了USRP前后残余应力的变化规律.结果表明,经过USRP处理,X80管线钢表面焊缝区由三向残余拉应力变为三向残余压应力,随着USRP次数的增加,残余压应力数值不断增大,残余应力σ_x,σ_y,σ_z变化规律基本相同.     

坡口形式对SUS304奥氏体不锈钢对接接头残余应力和变形的影响

以ABAQUS软件为平台,开发了热-弹-塑性有限元计算方法用于模拟V形、K形和X形坡口SUS304奥氏体不锈钢多层多道焊对接接头的温度场、残余应力和焊接变形. 同时,采用试验的方法测量了接头的残余应力和角变形. 计算得到的焊接残余应力和角变形与实测结果吻合良好,验证了计算方法的妥当性. 试验和数值结果表明,坡口形式对接头的残余应力和角变形有显著的影响:V形坡口的高拉伸残余应力区和角变形均明显大于K形坡口和X形坡口,而K形坡口则略大于X形坡口; 坡口形式对纵向残余应力的峰值影响较小.     

TC4零件铣削加工残余应力自平衡前值的测量及其有限元分析

对TC4材料的条状零件进行侧铣加工,其加工表面会产生一残余应力层。通过对零件的应力层进行腐蚀剥层,测量此过程中零件挠度的变化,运用逆向思维由底层的应力值和挠度的变化逐步反推上层的应力值,最终得到应力自平衡前的分布情况,排除了零件尺寸和形状因素的影响。基于此应力值可以较准确预测不同尺寸和形状的零件因加工残余应力而产生的变形。运用有限元模拟分析进一步验证了此方法的正确性。     

微织构刀具对工件表面残余应力影响有限元分析

针对微织构刀具对切削工件表面残余应力的影响,设计不同尺寸的垂直槽和平行槽微织构,利用有限元仿真技术,模拟不同类型、不同尺寸微织构PCBN刀具干式车削GCr15试验。通过对有限元结果进行研究分析,得到已加工表面残余应力分布情况,并与无织构PCBN刀具对比,分析微织构对已加工表面残余应力的影响。有限元仿真结果表明:与无织构刀具切削工件表面获得拉应力相比,槽型织构刀具切削后的工件已加工表面呈现压应力,提高工件表层的耐磨损和耐疲劳性能;宽度50μm垂直槽和宽度40μm平行槽刀具切削得到的工件表面压应力最大,对工件表面应力分布影响最显著。     

焊缝强度不匹配对残余应力的影响

基于热弹塑性有限元法,开发顺次耦合焊接残余应力计算程序,对Q345R钢焊接残余应力进行分析,讨论焊缝强度不匹配对残余应力的影响.结果表明,焊缝强度对残余应力影响较大.当焊缝屈服强度与母材相同时,焊缝纵向残余应力高达屈服强度.当焊缝屈服强度高于母材强度时,焊缝纵向残余应力高达屈服强度,热影响区纵向残余应力高于母材屈服强度.且随着焊缝强度增加,热影响区纵向残余应力增加.     

新型微坑车刀切削AISI4140残余应力影响因素分析研究

为了探究切削用量对新型微坑车刀切削工件表面残余应力的影响规律,应用AdvantEdge切削仿真软件,结合单因素和正交实验,通过微坑车刀和原车刀切削AISI_4140仿真及实验验证。结果表明,原车刀和微坑车刀残余拉应力随切削速度增大,先增大后减小,随进给量的增大而减小,总体上,微坑车刀切削工件残余拉应力更小。残余压应力随切削速度增大,微坑车刀切削工件先增大后减小,随进给量增大先增大后减小。原车刀几乎不变。切削用量对微坑车刀切削工件残余应力影响,进给量最大,切削速度次之,切削深度最小。通过实验验证,相同切削条件下,微坑车刀降低了加工工件表面残余拉应力,提高了加工工件表面质量,一定程度提高了工件的服役寿命。     

Effects of Speeds,Materials, and Tool Rake Angles on Metallic Particle Emission During Orthogonal Cutting

Dry high speed machining has been proposed as a viable and cost-effective process in metal cutting industries. However, it produces fine and ultra-fine metallic particles, also referred to as dust, which can be harmful to the machine-tool operator. The risk associated with exposure to metallic particles increases as the particle size decreases. For machining processes, little data exist on the size and distribution of dust generated during the shaping of materials. In order to reduce or eliminate the generation of these particles, it is necessary to understand how and under which conditions they are formed, as well as to be able to make predictions. In this study, the effects exerted by tool geometry, material, and machining parameters on dust emission were studied experimentally in order to understand the mechanisms of dust generation and to develop a predictive model. The particle sizes studied include the PM2.5 (particles with aerodynamique diameter below 2.5 μm) and a distribution of nanoparticles varying in size from 10 nm to 10 μm. Using dry machining and reducing the amount of dust generated should improve the air quality in machine shops in addition to helping protect the environment.     

切削刀具几何角度计算与测量方法的研究

对坐标变换法、三棱柱模型法、矢量法三种确定切削刀具几何角度的计算方法以及利用虚拟技术建立三维参数模型来确定刀具几何角度的方法进行分析比较,认为利用虚拟设计技术将是今后最快确定刀具几何角度的主要方法之一.     

Residual Stress Modeling in Orthogonal Machining

A predictive model for residual stresses in orthogonal cutting is presented. It uses process conditions as inputs and predicts surface and sub-surface residual stress profiles due to machining. The model formulation incorporates cutting force and cutting temperature predictions and utilizes those parameters to define the thermo-mechanical loading experienced by the workpiece. The stresses at the cutter edge hone and in the shear plane are considered in a rolling/sliding contact algorithm which admits kinematic hardening for non-proportional plasticity with subsequent stress relaxation to meet boundary conditions. Model predictions are compared to experimentally-measured residual stresses under various cutting conditions for validation.     

机械加工刀具的成分设计与切削性能研究

对比分析了陶瓷刀具和聚晶立方氮化硼刀具在不同切削加工参数下的硬态切削表面性能,并分析了刀具表面的磨损形貌特征。结果表明,陶瓷刀具和立方氮化硼刀具的表面粗糙度都随着切削速度和后刀面磨损程度的增加而降低;随着进给量的增加,陶瓷刀具和立方氮化硼刀具的表面粗糙度逐渐上升;切削深度对刀具表面粗糙度的影响不大。CBN刀具的磨损机制主要为磨粒磨损和氧化磨损。     

刀具补偿与数控工艺分析

系统地论述了刀具半径补偿问题,结合下刀、切入、切出、抬刀等数控铣削加工工艺,详细阐述了刀具半径补偿建立、启用和取消的基本方法和注意事项,分析了刀具半径补偿类别和顺铣逆铣工艺与走刀路线关系,并从运动学、刀补理论说明了刀具大小选取原则。     

机加工车间数控工具编码系统

论述了编码系统在工具管理中的重要作用;基于传统编码系统不利于计算机自动生成的缺点,文章提出了新的刀具及辅具的编码方法,该方法简洁规范,层次清晰,可扩充性好,便于计算机的处理;介绍了计算机辅助编码系统,该系统采用B/S模式并结合数据库技术及JSP技术实现了工具代码的自动生成和自动回收以及代码的管理、维护等功能;该系统已成功应用于工具管理系统中并极大地提高了操作效率.