考虑切削条件变化的刀屑摩擦因数反求方法

基于Advant Edge FEM分析了刀屑摩擦因数对工件已加工表面残余应力仿真的影响,提出了一种利用有限元仿真实验数据建立切削力与刀具几何参数(前角、钝圆半径)、切削用量和刀屑摩擦因数之间关系的经验模型,从而通过切削力的实验值来反求刀屑摩擦因数的方法,以提高工件残余应力分布的有限元仿真精度。仿真实验结果表明,与软件默认的摩擦因数和平均库仑摩擦因数相比,用文中方法所求得的摩擦因数仿真得到的车削45钢工件的残余应力分布与实验结果更为接近。     

切削过程中刀/屑的切削温度预报

本文以有限差分法为基础建立了连续切削和铣削的数值模型,该数值模型用于预报切削过程中刀具和切屑的温度场.连续或稳态切削(如正交切削),可用刀具-前刀面接触区刀具切屑导热(热传导)模型加以研究.该模型考虑了第一变形区的剪切能、前刀面-切屑接触区的摩擦能、运动刀屑和固定刀具之间的热平衡.用有限差分法求解温度分布,可将该模型延用到断续切削和切削厚度随时间而变化的铣削加工中.根据刀具转角,将切屑划分为微元.刀具转角是由工件主轴速度和离散时间所决定.每一个微元的温度场可看成是一阶动态系统,它的时间常数由刀具和工件材料的导热性能和前一个切屑段的初始温度所决定.瞬态温度变化的估算是依次求解连续切屑单元的一阶热传递问题.模型对连续切削稳态温度和切屑、加工过程不连续变化的断续切削的瞬态进行预报.数值模型和仿真结果与文献报告的实验温度相符.     

铸造件切削加工残余应力及变形机理研究

铸造件在变形矫正中会产生很大的寄存残余应力,当该铸造件进行切削加工时,由于切削加工的作用会使构件内部残余应力重新分布,最终决定了构件的几何形状。因此,如何更好的预测、控制切削加工的残余应力,通过该残余应力与铸件寄存的残余应力的叠加,保证铸件切削加工后精确的几何形状是当前切削加工研究的关键问题。本文基于有限元仿真技术,针对于大型构件,从研究高速切削加工残余应力的特性入手,分析了残余应力的产生特性,并进一步揭示了残余应力对构件变形的影响,得出了仿真模型,对于预防铸造件加工变形,优化切削加工参数有很好的指导意义。     

切削条件对已加工表面残留应力的影响

用X射线应力测量仪测量了不同切削条件下铝合金工件表面的残留应力。结果表明,硬质合金刀具薄切削铝合金时,切削速度、进给量、切削深度对已加工表面残留应力的影响具有不同的规律。     

切削加工强制断屑方法的研究与应用

通过列举机械加工行业目前常用的几种切削加工断屑工艺,并结合典型实例进行分析,找出各工艺方案存在的缺点与不足.对于那些韧性好、难断屑的材料在进行低速切削加工时,断屑则成为一个十分棘手而又难以解决的问题.如何通过改进断屑方法来提高工件加工的表面质量和刀具的使用寿命,这是文章所要讨论和解决的问题.     

高速干硬切削加工表面残余应力的预测

高速干硬切削过程中已加工表面产生的残余应力对零件的使用性能和使用寿命有很大影响,成为优化高速干硬切削加工参数需要考虑的重要因素之一。基于热-弹塑性理论和有限元软件ABAQUSTM,建立了高速干切削GCr15淬硬钢中残余应力分布的预测模型,分析了切削速度、后刀面磨损和切削深度对残余应力分布的影响规律和形成机理。GCr15淬硬钢实验结果与预测结果对比分析表明,该模型能准确地预测出已加工表面残余应力的分布规律。     

钛合金TC4切削过程流动应力模型研究

运用有限元技术对切削过程进行仿真可以预测切削力、切削温度、应力分布,优化刀具参数和切削条件。建立适合于切削条件中大应变、高应变率条件下材料的流动应力模型,是切削过程有限元仿真的关键技术。文章通过正交切削实验和有限元迭代的方法,修正了难加工材料TC4在大应变、高应变率条件下的J-C流动应力模型,使修正模型能够适应切削仿真中的大应变、高应变率要求。计算结果表明,采用新的J-C流动应力模型进行计算,所得主切削力值与实验测量值的平均误差从36.28%降为12.06%,进给力的平均误差由原来的61.03%降为现在的25.57%。该修正的流动应力模型比用霍普金森实验所得到的流动应力模型更适合于切削过程的有限元仿真,可以提高切削仿真的计算精度。     

刀具表面织构对刀-屑界面摩擦学特性的影响

刀具快速磨损限制了金属切削的进一步发展,表面织构技术的提出为改善刀-屑界面摩擦提供了新思路,也是目前降低刀具表面磨损的有效方法之一。从刀-屑界面切削液存储与润滑、微/纳织构、织构方向、织构类型及形状、织构位置等五个方面,概述了现有刀具表面织构对刀-屑界面摩擦学特性的影响,总结了刀具表面织构的共性作用机理,并进行了分类归纳。相应分析结果表明,刀具表面织构改变了刀-屑界面内空体集团的数量及微通道分布,增加了界面内切削液的渗入存储,同时捕捉存储了界面内的磨屑颗粒,改善了刀-屑界面润滑摩擦;且在此过程中,润湿性因素对界面内切削液的渗入、存储及润滑油膜的形成等均存在影响。最后对刀具表面织构技术的发展进行了总结与展望,为刀具表面磨损的调控提供了参考。     

WINDOWS环境下刀片断屑槽型参数化设计的研究

根据刀片断屑槽型CAD的需要，在Windows环境下对断屑槽型的参数化设计做了初步尝试。并介绍了利用AutoCAD在Windows环境下进行断屑槽型参数化设计的基本方法。本图形系统是在AutoCADR12forWindows环境下用ADS图形开发技术编写。     

基于ABAQUS的镍基合金加工表面残余应力有限元模拟

利用非线性有限元技术研究高速切削镍基合金残余应力分布,通过Abaqus/Explict分析直角三维切削过程热力耦合作用.采用拉格朗日方法对有限元关键技术处理,建立镍基合金材料本构方程、施加边界条件和网格划分模型.在不同本构参数、切削深度以及切削速度条件下对镍基合金切削过程进行模拟残余应力变化规律,并通过试验验证.结论表明速度是影响镍基合金残余应力数值大小主要因素,材料初始屈服应力和初始强度大小决定应力幅值特征.为优化切削参数,提高表面质量提供科学的理论依据.     

芯轴摩擦系数对空心件正挤压力影响的仿真研究

主要对锭脚空心正挤过程中芯轴摩擦系数对20钢成形的影响进行有限元分析.并以挤压力为验证对象,将模拟值、图算法和经验公式法结果相比较,验证了三维数值模拟的可靠性,从而为纺机锭脚零件的模具设计及生产和实验研究提供了理论依据.     

ALE Simulation of Orthogonal Cutting: a New Approach to Model Heat Transfer Phenomena at the Tool-Chip Interface

This paper presents a new procedure to evaluate the global heat transfer coefficient in orthogonal cutting. The knowledge of the actual heat transfer conditions is a fundamental issue as far as the life, tool wear and tool substitution interval are regarded. More in detail, an Arbitrary Lagrangian-Eulerian approach was utilised to model orthogonal cutting process and the numerical simulations were validated by making experimental tests for identifying cutting forces and internal tool temperatures. A mild steel was cut utilising both an uncoated (WC) and a coated (TiN) tool. On the basis of both experimental and simulative data, a consistent model of the global heat transfer coefficient as function of the local pressure and temperature at the tool-workpiece interface was developed.     

利用圆环镦粗法测定7050铝合金高温变形摩擦系数

采用圆环镦粗法进行了7050铝合金高温变形摩擦系数测试实验,研究了7050铝合金在不同变形速度、不同变形温度、不同变形程度、不同润滑剂条件下的高温变形摩擦。实验结果表明,润滑状态对其高温变形摩擦影响最大,变形温度次之。     

滑动轴承材料摩擦因数预测的2种方法

在对多元非线性回归模型和BP网络模型分析的基础上，将幂函数曲线回归模型和Baysiane规则化BP网络对滑动轴承合金材料的摩擦因数进行预测比较，分析了2种方法的预测效果不同的原因，并针对滑动轴承材料摩擦因数预测给出了以全样本进行训练的Baysiane规则化BP网络的结构。     

奥氏体不锈钢车削时刀具磨损对切削因素和表面质量的影响研究

研究了奥氏体不锈钢车削加工过程中刀具后刀面磨损对切削力、切削温度、粗糙度及残余应力影响规律。试验结果表明:当刀具后刀面磨损在一定范围内,F_x与F_z随磨损量的增加而显著增大,而F_y基本保持不变;温度随刀具后刀面磨损量增加而显著增大;工件的表面粗糙度随刀具后刀面磨损量增大而增大;当车刀后刀面磨损为0.167 mm时,工件加工表面的残余应力最大。     

平面磨削加工表面静摩擦系数与表面粗糙度关系的计算模型

静、动摩擦系数之间的差值对于超精密机床低速不稳定运动时的爬行临界速度影响显著,本文通过分析平面磨削加工表面形成的摩擦副之间的实际接触情况,根据Florida模型得出静摩擦系数与表面粗糙度关系的计算模型。     

不同切削条件对带锯条横向振动位移的影响

利用MJ3210A型跑车带锯机锯切,针对普通杠杆压坨式自动张紧系统,根据L25正交试验法设计试验,以锯轮主轴转速、压坨重力、上下锯卡距离、树种、进料速度为主要因素,对完好带锯条锯切木材的横向振动位移信号进行采集测量,并对试验数据进行分析,发现影响带锯条横向振动位移因素的主次顺序为带锯轮转速>树种>进料速度>压坨重力>锯卡距离,各因素的影响规律均不是单调的,存在着一定的合理范围。通过对数据分析,得出使带锯条横向振动位移最小的优化组合切削方案为A₂B₄C₄E₁,即带锯轮主轴转速760 r/min,压坨重力95 N,锯卡距离600 mm,进料速度12 m/min,此时带锯条横向振动位移为1.239 mm。     

Modelling the Effects of Flank Wear Land and Chip Formation on Residual Stresses

The selection of optimum machining parameters and tool geometry for difficult to cut materials used in aerospace applications is usually controlled by the quality and integrity of the surface produced, the burr formation and the part distortion. In this paper, a finite element model is developed to simulate the effects of tool flank wear and chip formation on residual stress when orthogonal cutting Ti-6AI-4V. A crack propagation module is also developed and incorporated into the finite element solver to accurately simulate the segmental chips produced during machining of titanium. The predicted results emphasize the importance of modelling the chip formation mechanism and tool wear correctly because of their effect on the cutting forces and temperature field. This subsequently influences the magnitude and distributions of the residual stress. Good correlation was obtained between measured and predicted residual stress distribution.     

金属陶瓷及硬质合金表面CVD/PVD涂层的摩擦与切削性能

为研究涂层沉积方式对金属陶瓷和硬质合金性能的影响,采用粉末冶金技术制备了Ti(C,N)基金属陶瓷和YT15硬质合金,在基体表面先后采用CVD和PVD制备涂层。采用SEM、EDS等手段对涂层的微观组织和元素含量进行分析,并对涂层试样进行划痕、摩擦因数、切削性能检测。结果表明,通过复合CVD+PVD工艺,CVD涂层和PVD涂层结合良好。不论是金属陶瓷还是硬质合金,CVD涂层的膜基结合力和摩擦因数均为最大,PVD涂层最小,复合CVD+PVD涂层介于两者之间。对于金属陶瓷和硬质合金而言,复合CVD+PVD涂层的切削性能最好,CVD涂层最差,PVD涂层介于两者之间。切削过程中的磨损机理主要是氧化磨损和磨粒磨损。     

Prediction model of surface residual stress within a machined surface by combining two orthogonal plane models

The variation of surface residual stress within a machined surface layer caused by face turning was studied. The size of the tool’s corner radius and the feed rate affect residual stress. A process model using the finite element method is proposed and the mechanical effects of the corner radius and feed rate on a machined surface were discussed. When a tool with a small corner radius is used, surface residual stress perpendicular to the cutting direction becomes compression stress. As well, surface residual stress changes from tension to compression as the feed rate decreases. The process model consists of an orthogonal cutting simulation and an indentation-like simulation of a corner radius into a work piece surface. The simulated results show quantitative agreement with the residual stress measured experimentally. The integrity of the machined surface will be controlled more efficiently if the cutting conditions during finishing are determined with the proper consideration of the surface generating process.