Al_2O_3/TiC陶瓷材料铣削加工的离散元模拟和试验分析

针对Al_2O_3/TiC陶瓷材料铣削过程,采用离散元模拟软件PFC3D建立离散元模型,模拟裂纹的扩展情况,得到不同进给速度、铣削深度、铣刀球头直径下的铣削力图线以及裂纹数,并优化加工参数。通过铣削试验验证离散元模拟结果的正确性。基于模拟结果与试验结果相一致,得到不同铣削参数与铣削力、陶瓷材料裂纹数之间的变化规律:随进给速度增大,铣削力随之增大,裂纹数先减小后增大;随切削深度增大,铣削力与裂纹数增大;铣刀球头直径增大,铣削力变化不大,裂纹数随球头直径的增大而增大。     

超声振动辅助微铣削石英玻璃铣削力的研究

根据超声加工硬脆材料的特点,结合实验室设备,设计了一套采用工件振动的高速微铣削实验平台,通过超声振动铣削和常规铣削透明石英玻璃,研究选用不同的主轴转速、进给速度、切深、主轴倾角等铣削因素对铣削力的影响。实验结果表明,在两种铣削加工方式下,铣削力发生不同的变化,在超声铣削情况下,铣削力普遍低于常规铣削力。     

摩擦系数对微铣削加工的影响

运用ABAQUS有限元分析软件对TC4进行仿真,建立了基于次摆线的二维铣削模型,分析了摩擦系数的变化对铣削力、温度及残余应力的影响。分析发现:随着摩擦系数的增大,铣削力增大,温度升高;当摩擦系数增大到0.4以上时增幅降低;残余应力随着摩擦系数的增大而增大,拉应力层会缓慢增加。     

基于球头微铣刀的铣削力建模与试验研究

以光学玻璃材料为加工对象,基于铣削力微元分析方法,建立了微铣削力理论模型,并通过试验研究对理论分析进行了验证,结果表明,理论计算模型与实验实测的结果较为吻合,球头铣刀动态铣削力模型与实测铣削力曲线总体趋势基本吻合,其误差范围在20％以内.     

高速铣削高锰钢的铣削力模拟与试验研究

基于正交自由切削的切削力解析法原理,采用大变形有限元法及热弹塑性本构方程建立了高速铣削加工的有限元模型,对难加工材料高锰钢ZGMn13进行了高速铣削加工过程的模拟研究,模拟了切屑的形成过程及探讨铣削力的分布.并结合大量的铣削试验,分析了高速铣削高锰钢过程中铣削力受切削参数的影响及其变化规律.仿真结果与试验数据吻合,验证了所建立的有限元模型的正确性,可对铣削力随进给速度的变化规律进行有效地预测.     

异种材料微尺度铣削力试验与对比分析

在传统切削研究中,工件材料通常是均匀和各向同性的,但当切削过程从宏观尺度变化到介、微观尺度时,微铣削加工中起主要作用的因素与宏观铣削加工相比有很大不同。因此,微细铣削的研究必须考虑工件材料的影响。本文从理论上对螺旋微立铣刀受到的铣削力机理进行了分析,采用试验方法对微铣削不同工件材料时的微铣削力进行对比研究。在微铣削加工中,切削力随着微刀刃切入角度的变化而变化,其中微切削力的计算采用平均力。试验考虑主轴转速n、进给速度Vf、轴向切深ap以及不同工件材料对微切削力的影响,工件材料选择铝合金5083-O和6082-T6、钛合金Ti6Al4V、45钢、不锈钢304、工具钢SKH-9。试验结果表明:微铣削加工过程中的微切削力受铣削参数和加工材料影响,其中硬度、塑性越大的材料,切削力越大,材料的导热率越小,其微切削力越小。     

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.     

高速微尺度铣削分力的试验研究

针对微铣刀刃径非常小,在高速微铣削加工过程中很难判断其磨损状况以及对加工表面质量的影响的问题,在微铣削过程中测量微铣刀刀刃受到的微铣削力,研究微铣削力的特性和变化规律,以有效、间接地反映刀刃变化和工件加工表面质量。从理论角度对螺旋立铣刀受到的微铣削力机理进行了着重分析;借助已有的微铣削试验平台,选择典型工件试验材料并设计对应的试验方法进行试验;针对多种材料受到的微铣削分力进行了总结归纳和分析,获得了微铣刀刀刃受到的微铣削力的特征和变化规律。试验结果表明：随着微铣削参量的变化,微铣削力的变化规律与所加工材料的物理机械加工性能存在着密切的联系,而且微铣刀刃径及其每转进给量、轴向铣削深度、材料的晶粒大小都是尺寸效应产生的主要影响因素。     

航空钛合金Ti6Al4V微细铣削加工数值模拟与试验研究

根据实际微细铣削加工方法,采用DEFORM软件建立螺旋立铣刀铣削加工分析模型,利用该模型分析硬质合金刀具铣削加工航空用钛合金Ti6Al4V过程中的铣削力变化,在相同条件下进行铣削加工试验。试验结果表明:随着铣削的进行,刀具与切屑逐步接触,各个铣削方向切削力逐渐增加;随着铣削的进行,切削厚度逐渐减小、铣削温度升高、工件材料力学性能和铣削力开始降低;铣削深度、单齿进给量及铣削速度对铣削力均有不同程度的影响,其中单齿进给量影响最大。     

一维振动式滚磨光整加工颗粒流场的离散元模拟分析

为研究一维振动式滚磨光整加工中不同振幅、频率、筒宽下的颗粒流场分布及运动特征,基于离散元法对滚磨光整加工过程进行数值模拟与分析.研究发现:加工过程中,颗粒群可根据颗粒位置分为上中下三层,上层颗粒速度波动较大,且在一段时间后,颗粒速度会处于动态平衡状态;中层和底层颗粒速度始终在一定范围内波动,且具有周期性;不同层域的颗粒...     

基于LS-DYNA的石英玻璃旋转超声铣削仿真研究

基于LS-DYNA有限元仿真平台对石英玻璃旋转超声铣削过程进行了建模仿真,分析了材料去除过程中刀—工作用区应力场分布特性,研究了金刚石刀具高频往复冲击时复合作用导致的裂纹萌生与扩展以及材料去除机理。对比超声辅助端面铣削试验结果,在一定程度上验证了有限元仿真模型的有效性。     

数控铣削过程仿真技术的研究

讨论了数控铣削过程仿真技术，并以在高速铣削中应用球头铣刀为例，对数控铣削过程几何仿真和物理仿真作了详细的介绍。     

基于填充曲线刀具路径的数控铣削过程物理仿真

研究了采用一类填充曲线刀具路径进行数控铣削加工时,铣削过程的动态特性,推导了带有一般意义的瞬时名义铣削厚度算式,并通过数字物理仿真,探讨了填充曲线刀具路径对铣削过程颤振的抑制作用,结果表明,提出的截法线法能有效地解决数控铣削过程瞬时名义铣削厚度的计算问题,同时对不同刀具路径的铣削过程动态特性仿真结果表明,Hilbert填充曲线刀具路径能有效地抑制铣削过程再生颤振的发生与发展,对提高机械零部件加工效率和加工表面质量有重要作用。     

基于BP神经网络的球头铣刀铣削力建模与仿真

将BP神经网络的理论和算法应用于球头刀具铣削力建模的研究中.采用LM算法建立了铣削力预测的神经网络模型,模型中考虑了影响铣削力的加工参数,选取铣削力试验数据对神经网络模型进行训练,用训练好的神经网络模型对铣削力进行仿真.仿真结果表明,用BP神经网络方法建立的铣削力模型能够对铣削力进行准确的预测.     

高速铣削中铣削速度及背吃刀量对铣削力影响的有限元仿真

基于有限元软件ABAQUS平台,使用数值仿真技术,建立了高速铣削环境下45钢的二维等效简化有限元模型,重点研究了铣削过程中铣削速度和背吃刀量的变化对铣削力的影响,并通过实验验证了有限元模型仿真结果的合理性;用计算机辅助工程的方法解决了高速铣削过程中切削力难以确定的问题。     

摆线轮结构件高速铣削过程中铣削力的有限元仿真分析

为了分析高速铣削过程中摆线轮结构件的铣削力的变化规律,基于复杂的摆线轮轮廓,建立了高速铣削过程中该轮廓的铣削力有限元模型。该模型针对摆线轮齿廓加工的工艺特点:即硬度高、壁薄和轮廓复杂等,借助有限元软件DEFORM-3D,将高速铣削过程中的摆线轮齿廓分为3段,根据每一段的几何形状不同,结合材料性能、本构关系以及剪切断裂分离理论,建立不同切削方式的切削力仿真模型并进行仿真,仿真结果表明:摆线齿廓的铣削力呈现出周期性的变化规律,并且铣削合力随铣削速度的增加而减小,工件受到的径向力随进给量的增大而显著增大,切向铣削力受进给量的影响较小。该铣削力模型经试验验证,试验结果与仿真结果具有较好的一致性。     

高速铣削过程铣削力建模及析因试验分析

根据铣削过程和铣刀的几何模型,建立铣削力的瞬时表达式和平均切削力公式,给出基于响应曲面法的切削力系数的二次多项式。综合应用析因试验设计和统计分析理论,计算切削力系数的回归系数模型并分析了切削参数对切削力系数的影响规律。     

飞机整体框类结构件铣削加工的模拟研究

针对航空整体结构件铣削加工变形的复杂制造问题，建立了三维铣削加工有限元模型。深入研究了材料模型、残余应力施加、动态切削载荷、材料去除等铣削加工模拟所涉及的关键技术．并详细论述了铣削加工模拟过程。应用该模型对某框类结构件进行了不同铣削顺序的加工模拟，通过零件变形模拟值与实验加工所得零件变形值的比较，证明该有限元模型可以实现对零件铣削加工变形规律的预测。     

铣削加工过程中的材料去除率计算

从切削几何、微元切削机理和刀齿轨迹计算理论角度推导了铣削力的几何理论解、近似积分解、精确积分解和简易计算四种方法。数值计算表明,当进给速度很小时,四种方法计算值近似相等,简易计算公式形式简单,可用于铣削面积和材料去除率的计算。当进给速度较大时,采用简易计算法(或几何理论解、近似积分解)的计算值会产生较大误差。     

基于ABAQUS/Explicit的铣削加工物理仿真技术研究

为预测铣削力,在ABAQUS/Explicit平台上建立了铣削加工物理仿真模型,以高速侧铣加工铝合金7050-T7451槽腔为例,仿真了铣削力,并与实验结果进行了对比。结果表明仿真铣削力与实际铣削力误差最大为20.89%,认为仿真模型可以代替大量的切削实验来获得不同加工参数和刀具参数下的铣削力。