轴向超声振动钻削的钻削力和切屑形态研究

建立了钻削加工仿真模型,并采用麻花钻对钛合金进行振动钻削试验。利用ABAQUS软件进行轴向超声振动钻削仿真,试验验证和对比分析了轴向超声振动钻削在不同加工参数下的切屑形态和钻削力。仿真与试验结果表明:随着进给量和振幅增加,钻削力增大,但进给量对钻削力的影响大于振幅;无论是进给量还是振幅的改变,对切屑形态均有影响。     

TC4钛合金低频振动钻削切屑形态和钻削力研究

为研究TC4钛合金低频振动钻削过程中切屑形态与钻削参数和振动参数对钻削力(轴向力和扭矩)的影响规律,基于一种自主研制的低频振动刀柄,分别采用单因素法和正交试验法对钛合金进行了低频振动钻削试验,分析了不同钻削条件下的切屑形态和钻削力,建立了轴向力和扭矩的经验公式,并对钻削力的影响因素进行直观分析与方差分析。结果表明:试验系统在低频振动钻削TC4钛合金时,振幅与进给量之比接近临界断屑值0.81时断屑可靠,排屑顺畅;低频振动瞬时钻削力呈现出规律的正弦波形,钻削力动态分量远大于普通钻削,轴向力和扭矩均值可比普通钻削分别降低10%～15%和15%～20%;进给量对钻削力影响最为显著,振幅次之,钻削速度影响最小;建立的振动钻削经验模型误差保持在10%以内,可以较为准确地对该试验系统所选参数范围内的钻削力进行预测。     

滚削力计算方法及影响因素分析

针对滚削力计算复杂、影响因素众多的问题,通过分析和总结,结合实际计算过程,提出了常用滚削力计算方法,并比较了各方法的优缺点.通过对滚削力影响因素的分析,提出各因素对滚削力大小的影响程度和变化规律,为滚削力计算和分析提供了一定的参考依据.     

钛合金旋转超声辅助钻削的钻削力和切屑研究

针对难加工材料钛合金在采用普通麻花钻传统钻削过程中存在钻削力和扭矩较大使得钻孔困难,刀具使用寿命低,连续长切屑易缠绕刀具、划伤孔加工表面、增大刀具-切屑-工件孔壁之间的摩擦以及排屑差引起堵屑和卡刀具的问题,引入一种新刃型刀具（即八面钻）,并结合超声振动钻削技术,进行了钛合金旋转超声辅助钻削试验。分析了旋转超声辅助钻削和普通钻削中切屑形成原理,采用文中所设计的旋转超声振动钻削主轴结合BV100立式加工中心平台、测力系统和非接触激光测量系统进行了无冷却条件下基于八面钻的钛合金旋转超声辅助钻削和普通钻削试验以及钻削力、扭矩和切屑形态的研究。试验结果表明：相比于普通钻削,超声钻削明显降低钻削力和扭矩分别为19.07%~20.09%和31.66%~34.3%,明显增强了钻头横刃和主切削刃的切削能力,获得了良好的断屑和排屑效果,提高了切削过程的稳定性,能够极大改善钛合金钻孔过程钻削困难、刀具使用寿命低和孔加工质量差的问题。     

超精密车削切屑形成过程的试验研究

超精密车削中的各种物理现象，如切削力、刀具磨损以及加工表面质量等问题，都是以切屑形成为基础的。而生产实践中出现的许多问题，如振动、卷屑和断屑等，又都与超精密切削过程密切相关。选用的材料种类和切削条件不同，可生成不同形态的切屑。文章提出了一种研究切屑形成过程新的试验方法，利用该方法能够得到金刚石车削时高清晰的金属材料塑性流动图像。     

钻削力模型的建立及仿真

在研究直线刃标准麻花钻的基础上，建立了有关切削几何参数的数学模型。并对标准麻花钻的几何参数进行了定量的分析。由于钻削过程的复杂性，采用了数学分析和经验值相结合的方法来研究钻削过程机理，建立了动态钻削力和扭矩模型，实现了对动态钻削力和扭矩的仿真。     

振动钻削的切屑尺寸控制研究

分析了在振动钻削的情况下理论切屑尺寸与振动参数和切削参数的关系,并用试验对其进行了验证,得到了满意的结果,该项研究与试验对深孔振动钻削的自动化加工打下了基础     

锯齿形切屑形成过程根切试验研究

通过根切试验获得了大量锯齿形切屑根部样本,对样本进行金相处理之后得到了清晰的锯齿形切屑根部组织图片,基于切屑根部组织的变形特征,分析了锯齿形切屑的形成过程及机理,并建立了锯齿形切屑形成过程模型。研究结果表明：锯齿形切屑形成过程可分为第1变形区内剪切挤压变形积累和初步剪切面的形成阶段、切屑自由表面与切削层自由表面分离即剪切面的形成阶段、第1和第2变形区内锯齿单元发生整体集中剪切滑移阶段;锯齿形切屑的形成是由于第1变形区内靠近刀尖处材料发生热塑性失稳导致;绝热剪切带内部和切削层表面处有裂纹产生,裂纹产生于锯齿单元整体剪切滑移阶段,并且靠近切削层表面处更容易产生裂纹。     

基于WTK软件的切屑形成与折断过程虚拟现实的研究

采用虚拟现实 (VR)技术 ,以 VC++6 .0和虚拟现实软件 World Tool Kid9.0为开发平台 ,以切屑折断数学模型为理论研究基础 ,对于给定的切削参数 ,实现了三维复杂槽型刀片在车削加工时切屑形成与折断过程的虚拟现实 ,预报了切屑折断过程 ,从而可评估切削刀片槽型设计质量 ,优选槽型 ,有利于缩短刀片设计和制造周期     

深孔钻削切屑形态的研究

通过试验研究了φ14 mm的YT15刀片BTA钻、涂层刀片BTA钻和陶瓷刀片BTA钻在不同切削参数的切屑形态和切屑容屑系数λ(λ为单位体积金属的切屑所具有的容积)对排屑的影响,试验表明,切屑容屑系数越小排屑越好,而且C形切屑的切屑容屑系数最小,对排屑最有利。     

圆柱齿轮滚切多刃断续切削空间成形模型及应用

滚切加工作为当前圆柱齿轮制造应用最为广泛的工艺具有高效但成形过程复杂的特点。基于展成原理,由规则分布在滚刀基本蜗杆螺旋面上的一系列切削刃相继从圆柱齿坯上切除材料,最终包络形成渐开线齿面。研究其成形原理可以为提升该工艺性能提供有效指导。针对齿轮滚切工艺过程多刃切削成形特征,建立圆柱齿轮滚切的空间成形模型。基于滚刀几何结构参数的理论约束关系,建立滚刀切削刃序列的参数方程;根据滚刀和工件的几何参数以及切削参数确定滚切过程中滚刀与工件的空间位置和运动关系,并基于空间运动学方法推导求得滚刀刀刃序列形成的空间成形曲面参数模型;采用离散数值方法获得滚切过程中的切屑几何形态及切屑厚度,并根据切屑几何计算各刀刃去除材料时的瞬时主切削力。该模型可以为滚切工艺参数优化、滚刀几何设计等研究提供支撑。     

滚齿切削力计算方法分析

针对目前国内滚削力计算方法不统一的现状,介绍和分析了国内外两种较典型的滚削力计算方法,并讨论了滚削力的影响因素及变化规律,为合理选择滚齿工艺参数提供了参考依据。     

微小型齿轮的微细滚削加工研究

用自行设计的微小型硬质合金齿轮滚刀进行了模数为0.175mm的微小型齿轮滚削加工研究.首先设计了相应模数的微小型齿轮滚刀,并详细阐述该刀具的设计过程,包括刀具材料的选择、结构形式的设计、齿形设计和刀具局部强度的校核等.简述了该滚刀的制造加工工艺,在微小型数控滚齿机上进行了微小型齿轮的滚削加工试验研究.结果表明,采用范成...     

管材固体颗粒介质成形工艺及其塑性理论研究

提出一种既能克服刚性模成形和软模成形的缺点又吸取它们各自优点的成形工艺——管材固体颗粒成形工艺（SGMF），为材料的制备和加工提供了新的方法和手段。采用塑性理论对非均匀内压作用下的管材成形过程中的自由变形区塑性变形进行研究，建立了在非均匀内压作用下的管材成形塑性理论，得到了自由变形区的应力、应变及其壁厚的理论计算公式，并通过试验进行了实际验证。     

基于真实刀刃轨迹的立铣刀切削厚度模型

瞬时切削厚度是铣削加工建模研究的重要参数之一。通过分析刀刃切削轨迹,可以得到准确的瞬时切削厚度,但需要求解复杂的超越方程。通常对切削刀刃轨迹进行不同程度的简化来求解近似的瞬时切削厚度。为得到准确的瞬时切削厚度,提出一种新的切削厚度计算模型。基于立铣刀真实切削刀刃轨迹,对近似的切削厚度模型进行补偿,得到较传统计算方法更为准确的结果,计算过程也更为简单。通过切削力试验验证,该模型可以得到更好的动态切削力预测结果。     

基于改进粒子群优化算法的变截面涡旋盘瞬时铣削力模型参数求解

针对变截面涡旋盘瞬时铣削力预测存在的多元非线性难题,从涡旋盘实际铣削过程出发,建立了考虑刀具跳动的瞬时铣削力数学模型,提出了一种基于改进粒子群优化算法（PSO）对铣削力模型参数进行求解的方法,以提高瞬时铣削力预测模型精度。通过4组不同铣削参数下的瞬时铣削力实验对该方法进行验证,结果表明：该方法求解得到的变截面涡旋盘瞬时铣削力与实验测得的瞬时铣削力在形状和峰值处有较高的吻合度,4组实验的峰值误差在15%以内;采用自适应惯性权重和随机扰动因子的改进PSO算法能够有效地提高变截面涡旋盘瞬时铣削力系数辨识的收敛速度和收敛效果,还能提高算法整体搜索能力。该方法只需较少的实验次数就能辨识出较高精度的模型参数,比平均铣削力求解方法的实验成本更低,对涡旋盘的加工具有重要参考价值。     

面向加工特征的小直径螺旋球头立铣刀切削力模型

在Bayoum i的广义螺旋铣刀几何模型基础上,建立了小直径螺旋球头铣刀的刀具前刀面几何模型和切削力模型;通过将特征概念引入数控加工过程,提出了球头刀加工时的“爬坡”与“下坡”等加工特征的切削力模型求解方法;最后通过实验对比验证了刀具切削力模型的有效性。     

固体颗粒介质成形工艺变形模型研究

介绍了固体颗粒介质成形新工艺,即采用固体颗粒介质代替刚性凸模(或弹性体、液体)的作用对板料进行软模成形的工艺,并阐述了新工艺的优点。自行设计制造了板料成形试验模具与装置,通过成形试验成功试制出子午面为抛物线与锥形两种典型曲面类零件。对成形件外轮廓的测量分析可知,固体颗粒介质成形过程中,自由变形区的形状可用抛物线函数非常精确地表示。通过建立抛物线函数变形模型,推导出两种典型零件成形中压头压入行程与板料最大变形量的函数关系。通过对板材固体颗粒介质成形新工艺进行数值模拟,进一步验证了抛物线函数变形模型。     

中性工艺信息模型研究

鉴于传统卡片式工艺数据组织模式和以工艺卡片为蓝本的工艺数据库的内容和数据存储模式存在诸多弊端 ,未能发挥出工艺信息的最佳效应 ,本文提出中性工艺信息模型。该模型突破卡片或简单数据表的数据组织模式 ,强调工艺信息本身以及工艺信息内容之间的内在联系 ,有利于数据一致性维护、数据重用、数据交换 ,以及各工具模块之间数据模型的统一 ,具有较强的通用性、完整性、可包容性和可扩充性     

切屑卷曲模型及其控制参数的研究

分析了Lee—Shaffer刚塑性滑移线场切削模型的不足 ,强调切屑形成过程中存在加工硬化 ,据此建立了基于线性强化弹塑性材料的切屑卷曲模型 ,定义了衡量切屑卷曲程度的参数———刀—屑接触长度比λ,并通过切削试验对新的切屑卷曲模型进行了验证。