NC车削加工切屑形成机理的有限元仿真

有限元分析已经被广泛的应用于金属切削加工过程中切屑形成的建模与仿真。根据切屑的几何参数，给出了不同类型切屑的三维实体模型；介绍了三维卷曲切屑的有限元建模的方法和切屑折断的条件；并对其中的一例模型进行了有限元建模和分析，将有限元仿真结果和实验分析结果进行了比较，具有很好的一致性。证实了有限元仿真对切屑形成的预测能力。最后。提出切屑形成机理和有限元发展中存在的问题以及未来的研究方向。     

基于ABAQUS的锯齿形切屑形成机理分析与实验研究

锯齿形切屑的形成会导致机床振动,使刀具的切削性能下降,降低工件的加工质量,因此需要对其形成机理进行分析,合理优化切削参数,减少锯齿形切屑的形成机率。本文利用ABAQUS软件对钛合金的加工过程进行仿真分析,模拟锯齿形切屑的形成机理,并在不同切削条件下进行仿真和实验研究,讨论切削参数对切屑锯齿化程度的影响。结果表明,随着切削速度和进给量的增加,切屑的锯齿化程度逐渐增大,随着刀具前角的增大,切屑的锯齿化程度逐渐减小。研究结果对提高工件加工质量以及设计工艺参数有一定指导作用。     

基于J-C模型的Ti6Al4V切屑成形有限元模拟与分析

为了研究材料流动应力参数对高速切削加工中切屑形成有限元分析的影响,通过对材料本构模型、切屑分离、切屑断裂和刀-屑接触摩擦等进行建模,建立了切削加工的有限元模型,并验证了模型的正确性.基于该模型模拟了Ti6Al4V钛合金J-C模型在三组不同材料M1、M2和M3的参数条件下,利用DEFORM软件仿真模拟高速切削时切屑的形成过程,均得到了与试验相吻合的锯齿状切屑.与试验结果相比,M1的模拟效果最理想,M2和M3次之,从而为有限元模拟高速切削钛合金提供了较好的仿真手段和理论依据.     

高速切削淬硬AISIH13锯齿形切屑形成机理研究

以高速切削淬硬AISIH13锯齿形切屑形成机理为研究目标,应用Deform 2D软件模拟分析切屑形成过程,并以试验验证仿真分析的可靠性,然后分析淬硬AISIH13锯齿形切屑形成过程中的应力、应变、温度及损伤变化规律,并从切屑微观结构和EDS图分析切屑形成特征。结果表明,受刀具推挤作用,在第一变形区中部萌生材料损伤,继续切削,损伤逐渐增大,最终压扁成狭长带,切屑节沿此弱化带剪切滑移而形成锯齿。     

PCBN刀具高速切削钛合金TC4切屑形态研究

试验设计多组切削用量,采用正交试验方法,对不同切削用量参数下,PCBN刀具切削钛合金TC4的切屑形态进行研究,同时对PCBN刀具车削钛合金TC4进行二维有限元仿真,从理论上对锯齿化切屑形成原因进行分析。试验结果表明,PCBN刀具切削钛合金TC4产生的切屑存在锯齿状切屑、长条形带状切屑和弯曲旋状切屑;切削用量对切屑锯齿化存在较大的影响,表现为较小的切削用量条件下形成锯齿状切屑,随着切削用量参数变大,切屑呈现长条带状和弯曲旋状切屑;试验从周期性断裂理论和切削温度角度对切屑形态进行了分析讨论,并得到当PCBN刀具在高速下切削钛合金TC4材料时,形成的切屑并不均是锯齿状的结论。     

高速切削Ti6Al4V锯齿形切屑形成的表征

深入研究锯齿形切屑的形成过程及表征有利于工业生产中的切屑控制。用锯齿频率、锯齿化程度及绝热剪切带间距来对锯齿形切屑进行表征。鉴于Ti6Al4V在加工过程中易于形成锯齿形切屑,因此选择Ti6Al4V作为工件材料,通过高速切削Ti6Al4V实验,收集不同切削速度和每齿进给量下的锯齿形切屑;将获得的锯齿形切屑进行抛磨及腐蚀后,在VHX-600 ESO数码显微镜下观察切屑形貌,计算不同切削条件下锯齿频率、锯齿化程度及绝热剪切带间距。结果表明:随着切削速度的提高,锯齿频率及锯齿化程度增大,绝热剪切带间距减小;随着每齿进给量的增大,锯齿频率减小,锯齿化程度及绝热剪切带间距增大。锯齿化程度可以作为普通切削、高速切削及超高速切削的判据。     

切削速度对锯齿形切屑形成的影响规律

为研究TC4切削加工过程中切削速度对锯齿形切屑破坏程度的影响,对TC4进行单因素切削试验,分析TC4的动态行为,并进行有限元仿真,进一步探究锯齿形切屑影响因素以及切屑与切削速度之间的联系。结果表明：在TC4切削过程中,随着切削速度的提高,切屑的锯齿状越来越明显;通过数值计算得出,TC4的能量势垒随着切削速度增大而降低,而绝热剪切带内部应力、应变随着切削速度提高而增大,切削速度越高越容易形成锯齿形切屑。     

基于ABAQUS高速切削Ti-6Al-4V切削状态的有限元仿真

文章基于Abaqus/Explicit的Johnson-Cook材料模型以及断裂准则模拟高速正交切削Ti-6Al-4V,仿真分析了切削速度、切削深度、刀具前角变化时对平均切削力以及锯齿状切屑形态的影响.研究结果表明:切屑锯齿化程度和齿距随切削速度和切削深度的增加而增大,随前角的增加而减小.平均切削力在切削速度为60m/min-180m/min时趋于平稳,随切削深度增加而增大,随前角增大而减小.     

铝合金高速铣削过程切屑成形机制研究

高速铣削加工中,切削力、切削热和机床振动等被广泛研究,而对切屑的研究相对较少.本文针对立铣刀高速铣削的特点,对切屑的成形进行了研究.根据理论分析,在UG环境下对切屑进行了绘制,其形状与实际切屑基本吻合,证明了研究方法的可靠性.通过切屑的研究反馈设计过程,对立铣刀的结构设计提供支持.     

钛合金Ti6Al4V高速铣削三维有限元仿真分析

文章基于有限元分析软件ABAQUS,针对钛合金Ti6Al4V的高速铣削过程,建立了更加真实的三维有限元模型,模拟出切屑的形成过程,得到了铣削过程的应力分布云图、铣削温度分布云图以及铣削力曲线,并通过铣削力实验验证了所建立有限元模型的正确性。最后基于该有限元模型研究了不同切削参数下铣削力的变化规律,结果表明:铣削力随着轴向切深ap,径向切深ae,每齿进给量fz的增大而增大,但各参数对进给力Fx影响最大,径向力Fy次之,对轴向力Fz影响最小。而随着切削速度vc的增大铣削力变化很小。其中对铣削力影响主次顺序是:轴向切深ap每齿进给量fz、径向切深ae切削速度vc。     

五轴高速加工技术应用分析

通过对不同五轴加工机床结构的分析,指出其各自的特点与适应场合,同时通过分析说明五轴联动与高速加工的内在关系及其优越性,提出了五轴高速加工技术的普及化发展趋势。     

超硬织构化刀具高速切削钛合金试验研究

目的研究高速切削钛合金过程中表面织构对刀具切削性能的影响。方法通过开展常规(无织构)和织构化聚晶金刚石(PCD)刀具高速切削钛合金试验,分析不同条件下切削力、摩擦系数、切削粘结的变化。结果增加切削速度能够有效降低PCD刀具的切削力和摩擦系数。当切削速度为16.485~175.84 m/min时,相对于无织构刀具,织构化刀具的干切削性能在总体上表现最佳,且织构化刀具在干切削时的进给抗力、主切削力和摩擦系数最大分别降低了约71.75 N、39.95 N、0.13。结论高速切削可以显著降低刀-屑界面的切削力、摩擦系数。织构化PCD刀具在低速下的干切削性能明显优于常规刀具,且优于低温润滑条件时的减摩效果。     

工艺参数对TC4钛合金电解加工速率及加工质量的影响

目的 研究工艺参数对TC4钛合金电解加工速率及加工质量的影响。方法 采用三因素三水平的正交试验方法,通过实验研究了频率、占空比及加工间隙对加工速度及加工质量的影响规律,对正交试验结果进行了F检验,对加工参数的显著性进行了分析。采用激光共聚焦显微镜表征工件表面形貌及测量工件表面粗糙度。建立了电解液内流场数值仿真模型,获得了电解加工过程中加工区域电解液流动的规律。结果 本研究中电解加工频率及加工间隙对电解加工材料去除量的影响显著,占空比对材料去除量的影响不显著,在加工间隙为0.2 mm、加工频率为100 Hz的条件下,材料去除量最大,为0.261 g,表面粗糙度最低,为0.484 μm。降低加工间隙或提高加工频率,均有利于提高材料去除量,降低工件表面粗糙度。电解加工区域内的电解液流速分布规律与电解加工区域加工深度具有较好的一致性。结论 电解加工频率及加工间隙对电解加工速率及电解加工质量均有较大的影响,在实际加工过程中,应减小加工间隙,提高加工频率,以提高电解加工速率,降低加工表面粗糙度。加工区域内,电解液流速分布的均匀性对工件加工表面的均一性有一定影响,应合理设计夹具,以提高加工区域内电解液流速均匀性,从而提升加工表面均一性。     

航空铝合金7075-T651高速铣削锯齿形切屑的形成机理研究

目的分析航空铝合金高速铣削锯齿形切屑的形成过程及机理,为提高工件表面质量、延长刀具使用寿命提供理论依据。方法考虑航空铝合金在高速铣削过程中铣削厚度变化的特点,选用合理的本构模型及材料断裂准则,将三维铣削简化为二维变厚度的正交切削热力耦合有限元模型,对锯齿形切屑的形成过程进行有限元模拟,并经铣削试验验证有限元模型的准确性。结果在2～16 m/s的切削速度范围内,铣削力、切削温度、锯齿形切屑形貌均得到了准确的仿真。随着切削速度的增加,切屑厚度、切屑连续部分高度和剪切带间距都有减小的趋势,相反,剪切角随切削速度的增加而增大。切削速度为16m/s时,锯齿形切屑在切屑厚度较大的一侧出现,并随着切屑厚度减小而逐渐消失,变为均匀带状切屑,准确仿真了切削厚度变化下锯齿形切屑形貌。结论提出考虑剪切带宽度变化的三阶段锯齿形切屑形成模型,通过剪切带内外的应变、应变率和温度的变化分析了绝热剪切过程,并使用分割强度比参数量化锯齿形切屑应变程度,控制锯齿形切屑形态。     

基于NX6.0高速加工方式的应用

高速加工能够缩短零件的生产工艺过程,增加材料的切除率,提高零件表面的加工精度。在NX6.0 CAM模块支持高速切削技术,当设定合适的加工策略,就能够得到光滑、平顺、稳定的刀位轨迹。本文以实例详细地讲述NX CAM在高速加工中的应用策略。     

快走丝线切割加工质量分析与应用

快走丝线切割广泛用于冲模制造中,其加工质量直接影响了冲模的使用性能。本文介绍了快走丝线切割加工质量的评价体系,分析了影响快走丝线切割加工质量的因素,并提出了几种解决措施。     

高速铣削钛合金Ti6A4V铣削力试验研究

采用涂层硬质合金刀具对钛合金Ti6A14V进行了高速铣削试验.通过分析正交试验直观图,研究了铣削参数的变化对铣削力的影响,为合理选择铣削参数提供了可靠的依据.高速铣削试验表明:采用小的轴向切削深度和每齿进给量及较大的径向切削深度和切削速度有利于减小铣削力.基于概率统计和回归分析原理,建立了铣削力回归方程,并对回归方程进行了显著性检验,检验结果表明:所建立的回归方程呈高度显著检验状态,与实际情况拟合的较好.     

涂层对钛合金高速切削加工性能的影响

采用TiAlN和TiAlSiN涂层的两种硬质合金刀片高速干式切削钛合金(TC4),测量并分析了涂层刀片的切削寿命、车削过程中的切削力及工件已加工表面粗糙度,并利用扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)分析仪对涂层硬质合金刀片的磨损区域进行了观察分析,探讨了涂层刀片的磨损机理,研究了涂层对钛合金车削加工性能的影响。经过5次反复实验,结果表明:TiAlN涂层刀片高速车削钛合金的耐磨损性能较TiAlSiN涂层刀片提高20%左右;随着磨损的加剧,TiAlSiN涂层刀片的切削力在后期大于TiAlN涂层刀片的切削力;同时,TiAlSiN涂层刀片加工的表面粗糙度也随着刀尖的磨损、刀尖圆弧变大而降低;两种刀片的磨损机理是粘结磨损、扩散磨损、氧化磨损和磨粒磨损同时发生并相互促进,TiAlSiN涂层刀片的切削刃和后刀面磨损较TiAlN涂层刀片快,TiAlN涂层刀片磨损均匀。     

合金元素对高碳高速钢中碳化物形成及形态的影响

采用铸造方法制备了高碳、高钒和变质处理为特征的亚共晶（５％Ｖ）和过共晶（８％）