切削区温度分布研究

金属切削加工中,切削热与切削温度是一重要的物理现象,切削温度及其分布直接影响刀具磨损和工件的加工精度及表面质量.本文通过分析切削力和刀—屑接触长度的计算,建立了刀—屑接触区的正应力与剪应力的分布计算模型,采用有限元法对稳态切削过程中切削温度分布进行了计算,得到了切削区切削温度的分布情况.     

计算刀—屑接触长度新模型

提出了一个新的计算刀具—切屑接触长度力学模型,即将切屑简化为悬臂梁,利用前刀面上近于实际的应力分布公式导出了新的刀—屑接触长度公式．该公式比原有公式更接近实际接触长度．     

高速切削典型难加工材料刀具摩擦与磨损机理研究现状

钛合金、镍基高温合金的低导热性、高化学活性引起高速切削过程中刀-屑接触区域温度高、工件材料与刀具亲和力强,刀具磨损严重,加工效率低,属于典型的难加工材料.针对这类典型难加工材料中刀具摩擦与磨损严重的问题,在论述高速切削刀-屑接触区摩擦特性研究现状的基础上,分析了刀具磨损机理、刀具切削性能、以及冷却润滑对刀具摩擦磨损行为...     

斜角切削切削刀具流屑平面内应力分布的实验研究(Ⅱ)

实验在经改装后的铣床上进行,以聚碳酸酯作为刀具模型材料切削铅板。由作者专门设计的切削装置与小型光弹性仪联为一体,可方便地安装在铣床上跟踪、观察和拍摄切削的全过程,对切削中受力的模型进行冻结、切片。在光弹性仪中描绘等倾线、等差线,最后应用应力分离法获得斜角切削中流屑平面内刀具前刀面上的应力分布。     

铝合金三维铣削加工的有限元模拟与分析

针对铝合金材料7050T7451的铣削加工，将刀具视为刚体，前刀面和切屑间的摩擦定义为材料流应
力的函数，采用商业有限元软件DEFORM3D，建立了能够反应实际铣削状态的三维铣削模型.利用该模型模
拟了切屑的形成过程，获得了与实际切屑相似的屑形.通过分析铣削过程中的三维铣削力的变化，揭示了
刀 屑的接触长度.对应力、应变和切削温度分布的分析表明，应力主要集中在第一剪切区，而应变和温
度的最大值在刀 屑接触面上.     

端铣切削可转位铣刀片刃前区温度场分析

端铣切削难加工材料3Cr1Mo1/4V过程中产生切削高温,导致刀片破损速度加快,使用寿命降低.因此精确控制切削热和准确测量切削温度成为决定此类难加工材料切削性能的关键因素.通过可转位铣刀片断续车削模拟端铣切削的实验方案,利用红外辐射测温法分析切屑自由端表面的温度分布规律,并借助有限元软件的热传导单元获得刀-屑接触区及切屑内部的温度场分布.研究结果表明,断续切削实验方案及有限元模拟可有效用于铣刀片刃前区温度场分析,从切屑一侧研究切削热及切削温度,为优化设计铣刀片槽型,提高刀具寿命和加工效率等奠定基础.     

振动切削中应力波传播的有限元分析

通过有限元分析验证了在振动切削时冲击载荷的作用极大的影响着切屑的形成,刀具与切屑的冲击作用使得切削加工区域的应力波不断产生并传播,正是应力波的反复作用使得切削区内的金属疲劳不断产生微裂纹和裂纹．从而表明了振动切削加工方法有利于微裂纹的萌生与扩展,并降低了刀-屑间的摩擦,使切削力降低,加工精度提高．     

基于正交切削模拟的直齿圆柱铣刀前角优化

为了优化设计直齿圆柱铣刀前角以延长刀具使用寿命，建立了金属切削加工的平面应变有限元模型.该有限元模型基于切削加工的热 弹 塑性有限元方程和力学边界条件的简化，综合了切屑的几何和物理分离标准，利用修正的库仑摩擦定律定义了刀 屑间的摩擦.模拟了不同刀具前角和不同切削速度条件下的切削加工过程.结果分析表明，在相同材料去除率情况下，刀具前角越大，刀具前刀面上的切削温度越低，刀具具有较长的使用寿命.通过优化刀具前角，提高切削速度，切削力和切削温度变化较小，但是显著提高了材料去除率.     

航空铝合金高速铣削加工的有限元模拟

研究了铣削加工模拟所涉及的切削层的等效简化、工件材料的流动应力模型、刀屑接触面的摩擦模型和热传导控制方程等关键技术，并针对铣削加工的特点，建立了铣削加工模拟的有限元模型，基于此模型对高速铣削加工航空铝合金7050 T7451的切削力、应力和温度进行了有限元模拟.通过铣削力实验测得了同样切削条件下的铣削力值，其值与数值模拟结果比较吻合，证明了所建有限元模型的正确性，从而也表明了采用此模型进行的应力和温度的模拟结果是可信的.铣削加工有限元模拟研究为铝合金切削加工的工艺参数优化、刀具的优选和工艺规划奠定了基础.     

切削SiCp/Al复合材料三相摩擦系数建模与模拟

为解决SiCp/Al复合材料切削力准确预测的问题,本文采用理论建模、有限元模拟和实验研究相结合的方法,研究了SiCp/Al复合材料切削过程中刀-屑接触摩擦状态。考虑基体材料与刀具接触摩擦、Si C颗粒的两体滑动摩擦和Si C颗粒的三体滚动摩擦对SiCp/Al复合材料刀-屑接触状态的影响,提出了SiCp/Al复合材料刀-屑接触三相摩擦系数模型。建立了SiCp/Al复合材料多颗粒随机分布模型,并基于刀-屑接触三相摩擦系数模型进行了SiCp/Al复合材料切削有限元模拟以及实验研究。结果表明:采用基于刀-屑接触三相摩擦系数模型进行SiCp/Al复合材料切削过程模拟,能够较准确地预测SiCp/Al复合材料的去除过程、切屑形成、刀具与颗粒之间的相互作用以及切削力。     

金属直角切削中刀—屑接触长度及前刀面上最大正应力的新计算方法

本文中采用光弹试验法测得的刀具前刀面上的应力分布规律,根据作用于切屑上力的平衡条件,得出一种新的计算刀——屑接触长度及作用于前刀面上的最大正应力的计算公式。在得到的公式中,除考虑了前人所得公式中考虑的因素之外,又引进了刀具、工件材料等影响因素。若通过试验确定切削速度的影响系数,则该公式可以作为经验公式使用。     

金刚石刀具前角对超精密切削过程影响的有限元分析

基于大变形有限元理论和更新的拉格朗日方程式,建立热机械耦合的平面应变正交切削模型,并利用通用的商业有限元软件,对6061铝合金的超精密切削过程进行有限元仿真．分析金刚石刀具前角对切削力、切屑变形、切屑根部最大应变、作用于前刀面最大压应力和切削温度分布的影响．结果表明：随前角由负向正变化,切屑厚度变小而长度变长、切屑的曲率半径随着变小,切削力和切屑一刀具接触面上最大压应力则随之下降,刀尖附近的切削温度逐步上升,但切屑根部的最大应变则保持不变．以此优选金刚石刀具前角．     

Research on the nanometric machining of a single crystal nickel via molecular dynamics simulation

Molecular dynamics simulations are employed to study the nanometric machining process of single crystal nickel. Atoms from different machining zones had different atomic crystal structures owing to the differences in the actions of the cutting tool. The stacking fault tetrahedral was formed by a series of dislocation reactions, and it maintained the stable structure after the dislocation reactions. In addition, evidence of crystal transition and recovery was found by analyzing the number variations in different types of atoms in the primary shear zone, amorphous region, and crystalline region. The effects of machining speed on the cutting force, chip and subsurface defects, and temperature of the contact zone between the tool and workpiece were investigated. The results suggest that higher the machining speed, larger is the cutting force. The degree of amorphousness of chip atoms and the depth and extent of subsurface defects increase with the machining speed. The average friction coefficient first decreases and then increases with the machining speed because of the temperature difference between the chip and machining surface.     

Elastic-plastic finite element simulation for diamond turning process

Diamondturningprocessischaracterizedbyhigh dimensionalaccuracyandgoodsurfaceintegrityandhasbeenappliedinmanyadvancedindustrialfields,such ascomputer,automobile,opticsmanufacturing,etc.Usingthistechnology,thesoftmetal,suchasalumi numorcopperoritsalloys,can…     

等距型面刀具刀柄联接有限元分析

针对Sandvik新型刀具使用的三弧段等距型面刀柄/主轴联接方式,使用Pro/E软件对Capto刀柄与主轴联接进行三维实体建模,应用ANSYS软件的静力分析模块对高度非线性的面面接触应力变化和工作过程中不同负载引起的扭应力变化进行分析,得到了三弧段等距型面联接的应力分布特点,为合理使用高速加工刀具提供了理论依据.     

基于单尖刀具和等效切削刃法的流屑角预报

将单尖刀具流屑角模型及其预报拓展到圆弧刃刀具中，提出了圆弧刀具的流屑角模型。此模型将任意刀具形状剖分为单尖刀具和纯圆弧切削刃两种情况，预报结果与Colwell法比较，表明这种方法具有较高的准确度，对于切削过程中切削力的预报和切屑的控制有一定的适用性。