限制接触刀具切削与刀—屑接触长度关系的研究

通过切削试验，研究了限制接触刀具前刀面的刀一屑接触长度逐渐减小时切削力的变化规律。试验结果表明：当刀具前刀面刀-屑接触长度减小时，前刀面上的法向力Fn和切向力Ff呈非线性减小，且Ff-l曲线存在两个拐点，根据这两个拐点可间接测量前刀面的刀-屑接触长度L和紧密型接触长度lfl。     

高速切削难加工材料刀—屑界面接触特性研究

刀—屑接触长度和摩擦系数是表征刀—屑界面接触特性的主要物理量,直接影响切屑第二变形区切削热产量及刀具磨损。使用PCBN刀具正交车削GH3030高温合金和TC4钛合金,研究了两种材料的切削加工过程中刀—屑接触长度和刀—屑界面平均摩擦系数随切削速度和进给量的变化规律,分析了两种材料车削时摩擦系数和接触长度存在差异的原因。在高速切削下,建立了两种材料的刀—屑接触长度的直线和二次模型,发现TC4的二次模型能更好地预测接触长度,GH3030的直线模型和二次模型的相关系数相差不超过0.06。     

减摩槽在三维槽型刀片中的应用

通过分析切削过程中切屑与刀具前刀面之间的摩擦情况,提出减少切屑与刀具前刀面的接触面积能降低切屑与刀具之间的摩擦,从而减小主切削力。据此设计了一种带减摩槽的三维槽型刀片,并通过切削试验证明了减摩槽能有效减小主切削力并改善刀片断屑性能。     

带减摩槽刀片在加工不锈钢中的应用

通过分析不锈钢切削加工过程中切屑与刀具前刀面之间的摩擦情况,提出减少切屑与刀具前刀面的接触面积能降低切屑与刀具之间的摩擦阻力,从而减小主切削力。据此,设计了两种带减摩槽的三维槽型刀片,并通过切削试验、切削力检测验证了减摩槽能有效减小主切削力并改善刀片槽型断屑性能的结论。     

用人为限制接触长度的刀具进行端面铣削

端铣中,刀屑的接触长度是一个重要问题,因为大家都知道它对刀具寿命、热量产生和切削力是起着决定性的因素。为了进一步研究刀屑接触长度的影响,会以特殊设计的刀体上嵌上刀片的端铣刀进行了多次试验,刀具的接触表面故意地减少到强度所允许的最小值。     

镗削加工切削力模型系数的识别

由于镗刀刀尖圆弧半径、刀具几何形状和刃倾角的变化,同时受断屑槽和刀一屑接触长度的限制,镗削时刀片前刀面的面积变化情况复杂。以下介绍的模型识别切削系数可以建立符合实际应用的力学模型。     

基于有限元法的硬质合金微槽车刀刀——屑接触摩擦模型研究

刀—屑接触界面的应力应变状态对金属切削过程尤其是刀具的摩擦磨损研究有着重要影响,摩擦模型是该区域应力应变的数学表达形式。本文基于有限元仿真平台,重点分析微槽车刀切削过程中刀—屑接触界面的摩擦状态,确定出刀—屑接触总长度和内外摩擦区各自的范围,对比分析了原车刀和微槽车刀的刀—屑接触界面摩擦状态,从而获得两车刀相应的摩擦模型。研究发现:微槽的置入使得刀—屑粘结摩擦区长度缩短,带来的直接影响便是第二变形区内的主要发热区缩小,进而发热量也相应减小。研究结果为金属切削过程刀—屑接触摩擦模型研究提供一定理论参考。     

纳米切削过程中刀-屑接触区应力分布研究

高速切削时刀屑接触区的应力分布直接影响切削过程、切削温度及刀具磨损。利用分子动力学技术对纳米切削过程中刀屑接触区的应力分布特征进行研究,分别采用EAM势、Tersoff 势及Morse势计算单晶铜原子间、单晶硅原子间、工件原子与刀具原子间的相互作用力。分析纳米尺度下刀屑接触长度随切削距离变化的规律,探讨刀具前角对刀屑接触区应力分布的影响,通过描述刀屑接触区切屑原子的运动情况,为阐释刀屑接触区的应力分布特征提供依据。研究结果表明在刀-铜屑接触区,正应力在切削刃处最大,随着到切削刃距离的增大而减小,在刀-硅屑接触区,正应力以规则的波动形式逐渐减小。而切应力在切削刃处为负值,随着到切削刃距离的增大,切应力在刀屑接触长度的三分之二处增大到最大值后逐渐减小至零。     

沟槽型表面微织构麻花钻的钻削性能仿真

刀具表面置入微织构能够有效提高刀具切削性能和减小刀具磨损。针对麻花钻磨损严重问题,在麻花钻的前刀面刀—屑接触区域设计沟槽型表面微织构,利用Deform-3D软件建立表面微织构麻花钻钻削45钢的三维仿真模型,并研究沟槽宽度和间距对表面微织构麻花钻的钻削性能影响和作用机理。仿真结果表明:表面微织构的置入能够有效降低钻削力和减少钻头磨损,并改善麻花钻前刀面的最大温度分布,避免了最大温度的集中;当沟槽宽度增加时,钻削力呈先减小后增加的趋势;当微织构沟槽间距减小时,刀—屑接触区域内起作用的微织构数量增多,钻削力、钻削温度和钻头磨损呈减小趋势。     

金属切削加工中刀—屑紧密型接触长度的研究

以李—谢弗滑移线场模型为基础 ,从理论上推导了刀—屑紧密型接触长度lf1的计算公式 ,认为刀—屑紧密型接触长度是切削第一、第二变形区综合作用的结果 ;通过切削试验 ,讨论了切削参数对刀—屑紧密型接触长度的影响 ;将计算结果与试验结果相比较 ,分析了该理论公式的合理性及适用范围     

车刀前刀面温度的计算及参数调整

分析了车刀前刀面温度分布的计算方法及影响因素 ,认为车刀前刀面温度分布与切削力关系密切 ,而切削力不仅与切削速度而且与车刀位置有关。提出并通过计算实例证明合理调整车刀温度计算经验公式中的参数可显著提高计算精度     

绿色切削SiCp／Al复合材料的刀具温度研究

采用嵌埋人工热电偶的方法,通过正交试验研究了干切削SiCp／Al复合材料时切削参数对刀具前、后刀面切削温度的影响。选定切削参数,实验研究了干式切削、压缩空气风冷、油液浇注和MQL等冷却方式对前、后刀面切削温度的影响。试验结果表明,对于车削SiCp／Al复合材料,后刀面温度高于前刀面温度,进给量对刀具温度影响最显著,MQL切削条件下刀具温度最低。     

Machining with tool-chip contact on the tool secondary rake face—Part I: a new slip-line model

Given the growing number of applications of groove-type chip breaker tools in modern machining, it is becoming increasingly important to study the tool-chip contact on the tool secondary rake face. This type of tool-chip contact significantly changes not only the state of stresses in the plastic deformation region, but also changes the distribution of forces and temperatures over the tool rake face. A new slip-line model accounting for the tool-chip contact on the tool secondary rake face is proposed in this paper. The model also takes into account chip curl and incorporates seven slip-line models developed for machining during the last six decades as special cases. Dewhurst and Collins's matrix technique for numerically solving slip-line problems and Powell's algorithm of nonlinear optimization are employed in the mathematical formulation of the model. The inputs of the model include (a) the tool primary rake angle γ₁, (b) the tool secondary rake angle γ₂, (c) the tool land length h, (d) the undeformed chip thickness t₁, (e) the ratio of hydrostatic pressure P_A to the material shear flow stress k, (f) the ratio of frictional shear stress τ₁ on the tool primary rake face to the material shear flow stress k, and (g) the ratio of frictional shear stress τ₂ on the tool secondary rake face to the material shear flow stress k. The outputs of the model include (a) the cutting force F_c/kt₁w and the thrust force F_t/kt₁w, (b) the chip up-curl radius R_u, (c) the chip thickness t₂, and (d) the natural tool-chip contact length l_n.     

新构形硬质合金插齿刀切削刃几何角度分析

提出了一种硬质合金插齿刀的新构形方法———异形凸曲前刀面硬质合金插齿刀,对新构形插齿刀的前角、后角及刃倾角进行了分析;建立了切削刃几何角度的数学模型,与原构形硬质合金插齿刀进行了比较研究。     

基于包络理论新构形插齿刀凸曲前刀面数学建模

提出一种以异形凸曲前刀面代替传统锥面前刀面的硬质合金插齿刀新构形方法。运用微分几何包络理论建立了新构形插齿刀凸曲前刀面、侧刃空间曲线数学模型,对插齿刀齿形误差、侧刃前角分布进行分析,并提出新构形插齿刀齿形角修正方法。根据新构形理论设计、制造出具有高齿形精度、抗崩刃的新构形硬质合金插齿刀。     

锥基波形前刀面硬齿面插齿刀切削刃几何角度分析

在提出一种硬齿面插齿刀的新构形方法 (锥基波形前刀面硬齿面插齿刀 )的基础上 ,对新构形方法插齿刀的前角、后角及刃倾角进行了分析 ,建立了切削刃几何角度的数学模型 ,并与原构形法插齿刀进行了对比研究。     

平前刀面球头铣刀的几何角度分析

分析了平前刀面球头铣刀的几何角度,给出了该铣刀的刀刃参数方程,推导了铣刀法向前角、刃倾角和主偏角计算公式。     

凸曲前刀面插齿刀插齿工艺参数影响规律研究

依据凸曲前刀面插齿刀理论,建立三维有限元模型,利用金属成形Deform-3D软件对该形式插齿刀进行插削过程仿真.通过给定不同插削速度、圆周进给量工艺参数,得出插削力、插削温度变化规律.结果表明,在各个因素中圆周进给量对插削力影响最大,插削速度次之;圆周进给量增大,插削速度增加,插削温度上升.