切削速度与进给量对UVC硬态切削加工的影响

阐述了超声振动切削(Ultrasonic Vibration Cutting,UVC)的加工机制,并通过理论计算研究了切削速度对加工过程的影响,同时对Incone1718硬态合金进行UVC加工和传统车削法加工(Conventional Turning Method,CT),研究了切削速度与进给量对刀具切削性能的影响.实验结果表明:在进行低速硬态切削时,UVC在切削表面质量和刀具寿命方面均优于CT;同时切削速度和进给量对切削力和刀具磨损都有显著影响,与理论研究结果相符.     

航空钛合金切削过程有限元数值模拟分析

切削加工过程模拟的实质是采用有限元方法求解非线性问题的过程。建立了钛合金构件切削有限元模型,其切屑分离准则是以材料损伤理论为基础确立的;利用已有的研究成果,构建了求解切削温度场和切削力的有限元模型;利用有限元软件ABAQUS/Explicit进行模型建立、材料输入、部件装配、局部细分网格、运动仿真等;通过对钛合金切削过程的仿真计算得到切削温度、切削力等的一般规律。结果表明:模拟结果与实际生产结果相符合。     

振动切削振幅对切削力影响的理论与实验研究

建立了振动切削中切削力的理论模型,研究了振动切削中振幅对切削力的影响机理,并通过数值模拟的方法,从理论上给出精密振动切削中振幅对切削力的影响规律.利用自行设计的超声振动切削系统进行了切削力随振幅的变化规律的实验研究.     

机床切削振动的结构动力学模型的探讨

在分析现有机床切削振动非线性动力学模型的基础上，阐述其中存在局限性，有针对性的提出了模型改善方案，为这一模型今后的不断发展和完善提供了有价值的思路。     

基于正交切削理论的航空钛合金切削加工本构模型构建

为弥补现有航空钛合金切削加工本构模型研究的不足,提出基于正交切削理论的材料本构模型构建方法。根据正交切削理论建立剪切区内应力、应变、应变率、温度以及二维切削力的数学模型,开发以剪切区长度和厚度比值为迭代变量的建模技术,结合动态压缩力学性能实验(SHPB实验)和直角铣削实验,通过对各变形参数的数学求解,建立航空钛合金切削加工本构模型。在此基础上,进行材料本构模型的分析和实验验证。结果表明:航空钛合金材料在切削加工中具有明显的应变硬化特性、温度敏感特性和应变率敏感特性;钛合金随着应变率的增大,流动应力的增量逐渐减小,材料的应变率敏感性降低。     

切削用量对切削力和切削振动的影响

为探究车削时切削用量对切削力和切削振动的影响,设定半精加工的切削用量范围,采用正交试验设计方法制定试验流程,在数控机床上使用硬质合金外圆车刀对45#圆钢进行切削试验,切削过程不加冷却液,并分别使用Kistler切削力测量系统和Vib Pilot M+P切削振动测量系统同时采集3个方向的切削力信号和切削振动信号,对试验数据使用方差分析(ANOVA)、贡献率计算和相关分析的方法进行处理。结果表明:背吃刀量对主切削力和进给力的影响最大,进给量对背向力和3个方向切削振动的影响最大,而切削速度对各方向切削力和切削振动的影响都最小;切削力信号的误差要远小于切削振动信号的误差。试验分析结果可以为合理设计切削用量参数,有效选择切削状态监控信号提供参考。     

中断时效对7075铝合金切削表面质量及刀具磨损影响研究

目的 探究中断时效工艺对7075铝合金切削加工性能的影响,为中断时效工艺对材料切削加工性能的改善提供理论依据。方法 选取仅进行T6时效处理的试样作为对照组,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等手段对已加工表面质量、切削力及刀具磨损进行分析。结果 经不同时效处理后,7075铝合金的主要析出相为η(MgZn2)相,且相较于T6热处理工艺的7075铝合金,7075-T6I4铝合金表现出更高的衍射峰强度及更大的半高宽。在不同的时效处理条件下,表面粗糙度Ra均与切削速度呈负相关关系,而与切削深度、进给量呈正相关关系,仅T6时效处理时,表面粗糙度Ra随切削深度的增大呈先增大后减小再增大的变化趋势,在不同切削速度下,与T6时效处理相比,T6I4中断时效处理的表面粗糙度Ra最大降低了5.8%,而在不同切削深度和进给量下最大降低了1.9%和17.1%,且工件表面主要存在切屑黏附、微裂纹以及微孔洞等缺陷;切削力在切削速度为500~750 m/min时呈增大趋势,随后又逐渐减小,然而与切削深度、进给量之间则呈正相关关系,仅经T6I4中断时效处理后的y向切削力在进给量为0.06~0.08 mm/z时逐渐减小,随后呈增大的变化趋势。增大切削速度以及减小进给量均可有效改善刀具磨损程度,且在切削过程中刀具磨损形式主要表现为崩刃和黏结磨损。结论 与T6时效处理相比,T6I4中断时效处理表现出更好的表面质量、更小的切削力及更轻的刀具磨损,较大的切削速度和较小的进给量、切削深度有助于提高7075铝合金的切削加工性。     

基于断裂力学的蜂窝芯超声切削过程分析

针对尖形刀切削Nomex蜂窝芯振动加工参数难以选取等问题,从实际加工工艺出发,构建了尖形刀前倾超声切削蜂窝芯材的运动学方程,并利用脆性断裂力学理论建立了在不同超声振幅进给分量条件下材料在断续、连续两种变形破坏形式下的切削动态应力模型。基于断续变形破坏应力模型的数值仿真预测了振动及加工参数对切削力影响规律,并进行了尖形刀超声振动切削试验,试验数据表明,切削力随超声振幅、刀具前倾角的增大而增大,随进给速度的增大而减小,通过对比试验得出超声振幅进给分量对切削力影响较大,实验结果与理论推导结论一致,证明了切削动态应力理论模型的有效性与合理性。     

钛合金超声椭圆振动铣削参数对切削力的影响

钛合金航空薄壁结构件在铣削过程中受力形式复杂,切削力较大。超声椭圆振动切削的特点是切削刀具的刀尖按椭圆轨迹运动,进行高频间歇性切削,有助于降低切削力。铣削时改变切削参数将对切削力产生不同影响。采用自行研制的螺纹式椭圆激励式超声振动铣削刀柄装置,针对钛合金薄壁件进行实验,结果表明:相较于普通铣削,随着每齿进给量的增大,超声椭圆振动铣削均可减小钛合金薄壁件在铣削加工过程中的切削力,降幅可达35%以上。     

基于净切削比能的钛合金清洁切削加工表面完整性研究

目的 探究钛合金清洁切削过程中能量消耗的变化与加工表面完整性的关系，通过切削参数优化选择，以实现加工表面质量的控制，从而提高钛合金高效洁净制造零件的使用寿命和服役性能。方法 本文提出一种基于能量消耗的过程签名方法，来描述多工步清洁切削加工过程与加工表面完整性的相互影响。建立了净切削比能计算模型，结合钛合金两工步铣削试验，分析了粗加工参数变化对粗加工、精加工切削力，以及净切削比能的影响规律，并进一步对两工步加工过程中的净切削比能展开研究。本文研究了不同粗加工参数条件下粗加工和精加工表面残余应力及微晶尺寸的变化规律。结果 切削力和切削参数的变化均会影响净切削比能的大小。多工步切削加工过程中，粗加工和精加工切削参数的不同会改变净切削比能，进而引起表面完整性的变化。对切削比能影响最大的是径向切深，其次是进给量、切削速度。随着进给量和径向切深的增大，切削比能降低；随着切削速度的升高，净切削比能先增大后减小。净切削比能较大时，加工表面层残余应力较大，微晶尺寸较小。结论 在保证加工质量的前提下，从节能降耗的角度出发，选取合适的切削速度、较大的切削深度、进给量，从而降低净切削比能、减少能量消耗，提高加...     

表面微织构在切削过程中的研究进展

在切削过程中,临近切削刃的刀具前刀面与切屑、刀具后刀面与已加工表面接触区存在的高温高压情况严重影响了刀具服役寿命和工件表面完整性。表面微织构技术是一种先进的表面改性技术,在刀具表面制备不同尺寸参数、形状参数、分布参数的表面织构能够显著影响刀具的切削性能。当刀具表面微织构制备方法不同时,微织构所呈现的性能也不同。首先从制备技术的原理、制备过程、制备技术特点等方面对当前最先进的刀具表面微织构制备技术进行了综述。然后从切削力、切削温度、刀具磨损、切屑形成、工件表面完整性等角度分析了微织构对刀具切削性能的影响规律与机理。在分析切削力、切削温度、刀具磨损、切屑形成等4个指标时重点关注了刀具前刀面微织构所起的作用,在分析工件表面质量时,同时考虑了刀具后刀面微织构、前刀面微织构的影响。最后,介绍了当前微织构的研究热点,主要包括微织构技术与钝化刃口、润滑剂的协同作用对切削性能的影响,以及微织构刀具在切削过程中发生的衍生切削行为。通过对文献的归纳、总结与深入分析,给出了表面微织构未来的研究方向,为刀具进一步优化提供设计参考。     

Ti6Al4V钛合金切削性能模拟及响应面分析

为保证PCD刀具的使用寿命和加工精度,提高对Ti6Al4V钛合金的加工效率,对PCD刀具精车加工Ti6Al4V钛合金进行模拟仿真分析,并通过响应面分析法计算建立切削力和刀尖温度随刀具参数（前角γo、后角 αo、钝圆半径rε）变化的二次响应面数学模型。根据响应面模型方差分析和显著性检验证明响应面预测模型的有效性,分析PCD刀具精车加工Ti6Al4V钛合金时刀具参数对切削力和刀尖温度的影响从而获得最优刀具参数。结果表明：钝圆半径对切削力的影响最大,后角对刀尖温度的影响最大,适当增大前角、减小后角及钝圆半径能够有效降低切削力、刀尖温度;最终得出最优刀具参数组合为前角γo=12°、后角αo=7°和钝圆半径rε=0.04 mm。     

TC4钛合金切削过程切削力的预测

为了建立刨削直角切削力预测模型,分析研究的必要性和现状,基于AdvantEdge进行Ti6Al4V合金切削仿真,所得数据作为预测模型的基础。首先对经验公式进行改进,建立改进的指数预测模型;后对仿真数据进行SPSS分析,对模型进行了可行性分析和多元回归求解,最后再对模型进行检验。通过改进的指数预测模型拟合出数据与原数据对比后发现,绝大多数误差在10%以内,说明将切削参数（进给量和切削速度）和刀具参数（前角）进行结合也能预测切削力,同时为后续研究切削参数和刀具参数的结合做了铺垫。     

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 用光学金相显微镜、扫描电镜等对Q345B钢板通过火焰切割、剪板机切割和空气等离子切割三种不同切割方法的切割面进行了相关观察和分析。结果表明：Q345B钢板经剪板机切割和空气等离子切割的切割面上容易产生微裂纹缺陷,而钢板厚度方向存在的中心偏析与切割面上的微裂纹没有直接联系,但中心偏析会加剧裂纹的进一步扩展。     

影响慢走丝线切割表面质量及断丝的工艺性因素分析

分析了影响慢走丝电火花线切割加工工件表面质量和引起断丝的主要工艺因素 ,指出了提高线切割加工工件精度和表面质量的有效方法 ,提出了防止断丝的措施     

CVD金刚石厚膜刀具切削参数对切削力及粗糙度影响的研究

为了探究CVD金刚石厚膜刀具切削参数(包括刀具后角、刀尖圆弧半径、切削速度、进给量和切削深度)对切削力和被加工表面粗糙度影响的初步规律,采用单因素方法进行了一系列CVD金刚石厚膜刀具车削仿真和试验研究。结果表明:AdvantEdge有限元仿真软件模拟切削力过程有一定的准确性;在试验参数范围内,随着刀具后角的增大,切削力和表面粗糙度都是先减小后增大,当后角为11°时,切削力和表面粗糙度值最小;随着刀尖圆弧半径的增大,切削力逐渐增大,而表面粗糙度则逐渐减小;随着切削速度的增大,切削力和表面粗糙度都是先增大后减小,当切削速度为90m/min时,切削力和表面粗糙度值最大;随着进给量的增大,切削力和表面粗糙度都显著增大;随着切削深度的增大,切削力和表面粗糙度都逐渐增大,但切削深度对表面粗糙度的影响较小。