钛合金TC4超声波振动切削有限元仿真

采用Johnson-Cook材料模型,以任意拉格朗日欧拉网格算法(ALE)实现切屑分离,建立了热应力耦合二维正交振动切削模型,并进行了钛合金TC4超声波振动稳态切削的有限元仿真,得到了振动切屑形状和切削力、切削温度的变化曲线,同时将振动切削与普通切削进行了对比分析,分析结果表明,振动切削中切屑变形系数、切削力、切削温度明显降低,剪切角增大.     

不同材料的椭圆振动切削特性研究

基于椭圆振动切削机理,利用Thirdwave-AdvantEdge软件研究了椭圆振动切削过程,分析了椭圆振动切削难加工材料的切削机理,比较了铝、黄铜、不锈钢、镍合金四种材料在椭圆振动切削时切屑形态、切削力和剪切变形区温度的变化。模拟发现,不锈钢的平均切削力和切削温度接近于有色金属铝和黄铜,而远低于镍合金的平均切削力和切削温度。研究结果表明,椭圆振动切削不仅可以降低难加工材料切削时的切削力和切削温度,还有利于其切屑的排除,抑制积屑瘤的产生,提高表面加工质量。     

椭圆轨迹对超声波椭圆振动切削的影响

运用有限元仿真技术,从影响椭圆轨迹的参数入手,模拟了不同椭圆轨迹下TC4钛合金超声波椭圆振动切削过程,得到了不同椭圆轨迹下切削力和切削温度的变化曲线。经过对比分析,结果表明TC4钛合金超声波椭圆振动切削切削力、切削温度随相位差增大先减小后增大,切削力随切削方向、切屑流出方向振幅和振动频率的增大而减小,而切削温度随切削方向振幅增大而增大,随切屑流出方向振幅、振动频率增大而减小。     

有限元法分析刀具前角对切削加工的影响

建立了热力耦合、平面应变、连续带状切屑的二维正交切削加工有限元分析模型。分析了刀具前角对切屑几何形状、切削力和切削温度的影响。结果显示刀具前角增大,切削力明显减小,切削温度降低,切屑厚度减小,切屑形状更为细长。     

基于热力耦合模型的金属切削过程有限元分析

基于有限元理论和热力耦合模型的研究,通过讨论切削过程中的关键技术,主要包括切削加工有限元方程的建立：构件材料的Johnson-Cook本构模型;切屑分离准则;材料断裂准则;接触摩擦模型;切削热的产生和分布;残余应力的分析和切削力的比较分析等,建立了二位金属切削过程模型,通过采用粘结．滑移摩擦模型,有效地模拟了航空钛合金的切削加工过程,对此类材料加工的切削力、切屑温度以及应力场和应变的分布进行了分析。     

轴向超声振动车削液压滑阀阀芯的试验研究

使用聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具对精密液压滑阀阀芯进行了轴向超声振动车削试验,揭示了进给量对切削温度、切削力、表面粗糙度和切屑形貌的影响规律。试验结果表明:进给量f=0.01 mm/r时,轴向超声振动切削温度随切削速度的变化最为平缓,粗糙度Ra值的范围在0.15～0.38μm之间,主切削力Fz最大;在切削速度v=170 m/min,背吃刀量a_p=0.08 mm,超声振幅为0.01 mm的条件下,随着进给量的增大,切屑宏观形态依次为粒状、节状和小螺旋状,并且切屑的颜色逐渐变深;进给量f=0.025 mm/r时,从切削力、切削温度、表面粗糙度的变化规律及切屑的宏观形态来看,轴向超声振动车削的优势变的不明显。     

TC4钛合金切削刀具磨损对切削过程影响的研究

通过建立的钛合金切削加工仿真数值模型,研究了刀具磨损对钛合金切削过程中切削力、切削温度及切屑形态的影响规律,并对这些影响的产生机理进行了讨论。结果表明:随着磨损程度的增大,切削力及切削温度会迅速增加;月牙洼磨损会引起切削力的剧烈震荡且振幅随磨损的增大而增大,后刀面磨损将增大切削力;锯齿形切屑的变形程度在加大,但是锯齿产生的频率在降低。     

置氢钛合金切削变形的实验研究

进行了爆炸落刀实验获取不同置氢量钛合金TC4的切屑根部,通过对切屑根部各变形区和切屑形态的分析研究置氢量影响钛合金切屑变形的规律.分析发现,置氢后钛合金的各变形区的变形量减小了,切屑由明显的锯齿形转变为近似带状的切屑.进一步测量了置氢钛合金切削过程中的切削力和切削温度,并根据切削变形量的减小解释了切削力和切削温度降低的机理.     

基于VC＋＋成形铣齿切削力的研究

对切削过程进行理论分析得出其特殊的切屑形状,通过分析切屑得出切屑的各物理参数,得出切削面积对切削力的关系,建立新的铣削力模型.通过物理样机实验测量,修正模型中的参数并利用Vc++中的MFC类库编程实现切削力的输入输出功能,并且能够直接显示切削力的变化趋势.     

高速切削钛合金Ti6A14V切屑的形成及其数值模拟

应用Hopkinson压杆实验装置,确定了航空用钛合金Ti6A14V高应变和高温条件下的应力-应变关系,结合Ti6A14V合金准静态试验数据,建立了适合高速切削仿真的Johnson-Cook本构模型;通过有限元数值模拟,仿真了高速切削Ti6A14V合金的锯齿状切屑形成过程,分析了整个锯齿状切屑形成过程的切削力、切削温度、等效塑性应变的变化,深入探讨了锯齿状切屑的形成机理;将模拟计算得到的切削力和切削温度与试验结果进行了比较,两者具有较好的一致性.     

高速切削钛合金Ti6Al4V切屑的形成及其数值模拟

应用Hopkinson压杆实验装置,确定了航空用钛合金Ti6Al4V高应变和高温条件下的应力一应变关系,结合Ti6Al4V合金准静态试验数据,建立了适合高速切削仿真的Johnson--Cook本构模型;通过有限元数值模拟,仿真了高速切削Ti6Al4V合金的锯齿状切屑形成过程,分析了整个锯齿状切屑形成过程的切削力、切削温度、等效塑性应变的变化,深入探讨了锯齿状切屑的形成机理;将模拟计算得到的切削力和切削温度与试验结果进行了比较,两者具有较好的一致性。     

非对称织构对YT15硬质合金刀具切削性能及其衍生切削的影响

为研究非对称织构对刀具的切削性能及其对衍生切削的影响,基于Johnson-Cook模型,利用有限元分别进行无织构刀具(NT)、正向非对称织构刀具(FT)和反向非对称织构刀具(RT)切削45钢的仿真分析,并进行相应的切削实验,对比分析了NT、FT和RT的切削力、切削温度、切屑形态、衍生切削和刀具磨损等。研究发现非对称织构刀具的切削性能要优于无织构刀具,但织构的存在同时会诱发衍生切削现象,对切削性能产生一定的负面影响,加剧刀具磨损。NT、RT和FT的平均主切削力分别为601.9、196.4和419.1 N,织构刀具的切削力较无织构刀具减少了约30.4%～67.4%。结果表明,引入织构后有利于增大剪切角、降低切削力、改善刀尖温度分布和减少切屑的黏附,提高切削稳定性;但织构诱发的衍生切削会加剧织构在切屑流出端的刀面磨损,会在一定程度上影响切削温度、增大切削力,织构与衍生切削的耦合作用使得RT的切削性能优于FT。     

考虑刀杆柔性的球头铣刀切削力模型的研究

建立了球头铣刀切削力模型，并基于刀具弹性变形模型及刀具避让的切屑厚度数学表达式，建立了切屑厚度与刀具变形量、刀具切削参数之间的数学关系，并提出了切削力收敛算法。最后，通过切削实验对切削力模型进行了验证。     

高速切削GH4169镍基合金的有限元模拟与分析

利用ABAQUS有限元软件对GH4169的加工过程建立有限元切削模型,通过有限元分析得到不同切削速度下的切屑形态和切削力以及不同切削深度下的切屑形态和切削力,通过分析其切屑锯齿化程度以及切削力曲线图,选取合适的切削速度与切削深度,为镍基高温合金的实际切削加工提供参考依据。     

工件预加载温度对Ti-6Al-4 V车削过程的影响

通过对比仿真和试验的切削力、切屑形态和锯齿化程度验证了仿真模型的可行性,然后用仿真分析的方法研究了工件预加载温度对切屑形貌、切削力和切削温度的影响,获得了锯齿形切屑转变为带状切屑的临界工件预加热温度。结果表明:随着预加载温度的增加,切屑变形减少;在v=50m/min时,锯齿形切屑转变为带状切屑的临界预加载温度为150℃～200℃;切削速度v=110～170m/min时,临界预加载温度为250℃左右。     

拟间歇振动辅助偏摆车削钛合金的切削力与切屑形成研究

钛合金近年来被广泛应用在航空航天、医疗器械和军事工业等领域中,然而钛合金所固有的低导热系数、低弹性模量和高化学反应性使其可加工性能较差。为深入了解拟间歇振动辅助偏摆车削钛合金的切削机理,建立了拟间歇振动辅助偏摆车削和普通切削加工钛合金的三维仿真模型,分析在不同切削速度(30mm/s, 40mm/s, 50mm/s)下钛合金加工的切削力与切屑形态。从试验结果可以看出：拟间歇振动辅助偏摆车削钛合金的切削力与切屑形成和刀具摆动有关,切削力存在摩擦力逆转和进给力逆转现象,有利于切屑排出,但随着切削速度的增加而逐渐减弱;拟间歇振动辅助偏摆车削钛合金的切屑形态为波浪形,切屑形成复印了刀具摆动的轨迹,切屑的波浪形随着切削速度的增加而逐渐衰退。本研究可以为难加工材料拟间歇振动辅助偏摆车削技术的完善提供理论指导。     

基于有限元法的金属切削机理研究

有限元法是对金属切削机理进行理论研究的有效方法.研究了金属切削模型、本构模型、摩擦模型、切屑分离等有限元模拟所必需的关键技术.采用ABAQUS软件对AISI4340钢的正交切削过程进行模拟,分析了其应力应变、温度、切削力,证明所建立的有限元模型是合理的.     

考虑材料损伤演化的钛合金切削过程仿真及试验研究

为更精确地模拟钛合金的切削过程,将断裂力学的裂纹扩展能量理论作为材料损伤演化准则引入切削仿真,考虑刀具切屑接触面上的极限剪切应力随摩擦系数变化、摩擦系数随温度变化,建立了钛合金Ti-6Al-4V二维正交热力耦合切削仿真模型。通过钛合金车削试验及切屑金相观察试验对有限元模型进行验证,结果表明仿真的切削力、锯齿切屑形态与实验结果吻合程度较高。以该有限元模型为基础,分析了已加工表面的残余应力,预测了前角对切屑卷曲与损伤程度、剪切角、锯齿形状、刀具温度的影响。     

基于AdvantEdge的硬态精车过程仿真

为探讨硬态精车过程中工艺参数对工件和刀具的影响,采用专门的金属切削仿真软件Advant Edge,建立精车H13淬硬钢的三维有限元模型,对其车削力、刀片切削温度、刀片应力以及切屑进行分析。结果表明:硬态车削过程中,切深抗力在切削过程中起着重要作用,在进给量小于一定值时,切深抗力可以大于主切削力;切削速度越大,刀片温度越高,切削力越小,刀片应力越小,有利于加工表面成型;切削刃半径越小,切削力小,刀片应力小,有利于提高切削加工性能,但小的切削刃半径容易导致刀片磨损;硬态车削切屑呈锯齿状,切屑温度带状分布,切削速度越高,进给量越大,切屑温度越高。研究结论可用于硬态切削过程中的工艺参数优化和刀具及其涂层材料的选择与设计。     

圆形刀片铣削P20模具钢的有限元模拟

建立了硬质合金圆形刀片铣削的三维有限元模型,模拟了切削速度和刀片前角变化时的铣削过程,分析了切屑形成过程,研究了切削力、切削温度的变化规律。结果表明:切削速度为400 m/min时切削力及切削温度较小,刀片前角为12°时相对较优。