陶瓷材料激光加热辅助切削温度场分析

对激光加热辅助切削时的温度场进行了分析研究。在建立激光加热及切削温度场数学模型的基础上,利用有限元数值分析的方法,对激光加热辅助切削时的 温度场进行了分析计算。计算的结果表明,激光加热辅助切削时,由于激光加热温度场和刀具切削温度场的叠加作用,使切削区的温度很高,其高低的程度和激光加热点到刀具的距离以及切削速度有关,另外还与被加工材料的热物理性能有关。     

激光加热辅助切削技术及研究进展

激光加热辅助切削技术将激光作为热源来提高切削区的温度,达到降低切削力、延长刀具寿命、提高表面质量及加工效率的目的.介绍了激光加热辅助切削技术的特点、加工方式及加工机理,从仿真研究与试验研究两方面,对激光加热辅助切削技术的研究现状进行了分析和总结,讨论了其研究的发展方向.     

陶瓷表面激光加热温度场的分析

激光加热辅助切削是解决陶瓷这种硬淬发削加工的有效方法,本文主要根据激光加热辅助切削的特点,建立激光架势挛数学模型,采用解析法,从理论上分析了激光对陶瓷加热时温度场的分布规律,计算分析了对四种陶瓷材料进行激光加热时,热影响深度和温度的变化规律,为陶瓷激光加热辅助切削奠定了理论基础。     

冷硬铸铁激光加热辅助切削实验研究

冷硬铸铁具有很高的硬度、强度和很好的耐磨性，但其切削加工性能很差。激光加热辅助切削是加工冷硬铸铁这种高硬材料的有效方法。进行了常规切削和激光加热辅助切削对比性实验研究，检测了切削力随切削深度和切削速度的变化规律，实验结果表明，激光加热辅助切削冷硬铸铁时切削力下降非常明显，接近50％；进行刀具磨损实验，加热辅助切削明显减轻了刀具的磨损，磨损量降低了24％，提高了刀具的寿命。     

加热切削的发展与现状

本文以加热切削专题文献数据库中的大量文献为依据,对近三十年来加热切削技术发展的历史与过程进行了追溯,重点介绍了电加热切削、等离子加热切削、激光加热切削发展的现状,对其国内外研究方向,研究水平进行了分析比较。另外,对各种加热切削法的特点及问题。也进行了概括。本文认为:加热切削是对难加工材料进行高效率切削的有效方法之一,在我国有极大的推广和应用价值。     

氮化硅陶瓷加热辅助铣削过程中边缘碎裂实验与仿真

边缘碎裂现象是陶瓷加工过程中常见的一种现象,是影响加工质量的主要因素之一。激光加热辅助切削技术通过提高切削区温度,改善局部材料的性能,可以降低切削力,减轻铣削加工过程中的边缘碎裂。采用理论与实验分析及仿真模拟的手段研究了激光加热辅助铣削氮化硅陶瓷过程中的边缘碎裂现象,出口边缘碎裂由于刀具离开工件时缺乏支撑,是主要的碎裂形式。仿真模拟扩展采用扩展有限元方法,模拟了材料出口边缘裂纹形成、扩展及碎裂的过程。理论分析、试验结果与仿真结果表明切削区温度是影响边缘碎裂的主要因素。当切削区温度超过氮化硅陶瓷的软化温度后,工件的加载应力与边缘韧性都随温度升高而发生变化,导致边缘碎裂随温度升高而降低。     

干切削加工方法的探讨

合理地采用干切削加工，不仅能保证加工质量，而且还能降低制造成本和保护环境，所以它是一种理想的清洁化生产工艺．通常没有切削液的干切削．冷却、润滑和排屑较差，容易造成刀具寿命缩短、加工质量降低和生产率下降，但若通过合理地设计机床结构，并在加工时选择合适的切削用量，或进行最少量润滑切削与冷风切削、氮气切削共用，或采用激光辅助加工等途径，可以克服没有切削液而带来的负面影响，从而使干切削达到与湿切削相当的效果．     

ZrO_2陶瓷激光加热辅助切削加工技术

为了解决高强度、高脆性氧化锆(ZrO2)陶瓷材料加工困题的问题,对激光加热辅助切削(Laser-assisted machining,LAM)ZrO2陶瓷加工技术进行了研究。建立了热传递的三维模型,并采用ANSYS软件进行了温度场有限元仿真。搭建了切削试验系统并进行了加工试验。试验采用Nd:YAG激光器进行连续加热,红外线测温仪测量表面温度,压电式测力仪在线测量切削力,并对切屑形状、刀具磨损状态和加工质量做了研究。结果表明:相对传统切削加工技术,LAM加工技术能够有效地减小切削力,减缓刀具磨损和改善加工表面质量。     

一种测量角膜弹性模量的新方法

为了在离体状态下采用完整的兔眼角膜,以一种新的方法测量角膜的弹性模量,并对比角膜切削后前凸位移和应力的变化.应用准分子激光切削兔眼角膜,改变角膜的厚度.剥离和固定角膜,在角膜内表面施加静水压力,三维扫描仪扫描和获取正常角膜厚度、切削原角膜厚度1/3和1/2角膜厚度的角膜图形,计算出各组角膜中心的前凸位移.Abaqus有限元软件建立相应的模型,利用实验得出的前凸位移反推兔眼角膜的弹性模量.结果表明反推得到兔眼角膜的弹性模量随角膜切削量的增加而增加.反推得到的弹性模量与临床检测一致,切削越多模型在切削区域表现为应力增大,在位移上反映为切削区域的位移量增加,但位移与应力在切削边界上都不发生突变.     

基于灰色-马尔可夫模型的刀具磨损预测

为了准确判断和预测激光超声复合超精密车削过程中刀具的磨损状况及磨损趋势,基于激光超声复合超精密车削刀具后刀面磨损试验数据,应用灰色-马尔可夫理论建立了激光超声复合超精密车削刀具磨损量灰色预测模型及灰色-马尔可夫预测模型,并对特定切削条件下的刀具磨损量进行了预报。结果表明,两种模型预测值与实测值误差较小,尤其是灰色-马尔可夫模型拟合精度更高,结果更可靠,能更好地满足工程需要。     

国内外超硬材料制品的新发展

介绍了磨削工具、锯切工具、钻进工具、切削刀具等几大类广泛应用的超硬材料工具以及用于激光、射频等的金刚石功能元件,并从产品、工艺装备、制造技术等方面介绍了近些年来国内取得的新进展.     

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.     

高速切削最佳工艺参数的选择

应用田口法时高速切削中切削参数最优化进行了分析．设计并实施了以切削速度、每齿进给量和切削深度为切削参数，表面粗糙度为测量指标的高速切削实验，并利用信号与干扰比、方差分析研究了各切削参数对表面粗糙度的影响，获得了最优切削参数组合。     

基于Python语言金属切削仿真平台开发

在ABAQUS软件环境下,采用Python语言对金属切削过程进行二次开发,建立了金属切削仿真平台,实现了金属切削加工过程快速建模和仿真结果的自动化输出。基于所建仿真平台,进行正交切削仿真,将仿真结果与切削试验数据对比,验证了切削仿真模型.建立了变硬度材料切削仿真模型,并分析了变硬度材料的切削加工规律,探究了斜角切削时刀具前角和刃倾角对切削力的影响规律。本文研究将为切削加工机理分析和切削参数优化提供良好和高效的分析平台。     

金属切削中几个问题的研究

分析研究了金切削中切削过程与切削加工，切屑形成与刀具在切屑形成过程中的作用。     

航空铝合金高速铣削加工的三维数值模拟

针对当前高速切削加工中模拟直角和斜角的有限元模型将变厚度切削层、螺旋形刀刃分别简化为等厚度切削层和直线形刀刃的不足,采用更接近实际的三维螺旋齿铣刀模型和变厚度切削层模型,对航空铝合金7050 T7451进行了高速铣削加工数值模拟,得到了铣削过程的切削力、切削温度及切屑形状.通过高速铣削实验测得了切削力,在相同的切削条件下模拟结果与实验结果比较吻合,切削温度及切屑形状也与实际相符.研究表明,三维螺旋齿铣刀模型和变厚度切削层模型可以准确模拟高速铣削加工过程,能够进一步用于研究切削参数与切削力、切削热之间的关系,进行切削参数及刀具寿命优化.     

全断面盾构掘进机切削刀具的计算力学模型求解

以土力学及塑性力学理论为基础,深入分析了盾构刀具的切削机理,基于朗肯理论提出一种细化的刀具载荷的计算方法。通过建立切削刀不同部位与土相互作用的力学模型,推导出切削刀切削土体过程中切削阻力的表达式,并通过实例计算对切削刀所受的切削载荷进行了量化研究,为切削型刀具的地质适应性设计提供了一定的理论依据。     

金属切削技术的发展动向

本文介绍了近几年来高速切削、干式切削和硬加工切削技术的现状与发展动向。     

应用光纤技术在线检测刀具的磨损

以光纤传导理论为基础，提出了一种新的非接触式刀具磨检测方法－光纤反射位移检测法，该法以激光为光源，以光纤传感器的检测手段，以刀杆振动位移为检测对象来实现了具状态的跟踪检测，大量的切削实验表明了这种方法的适用性和可靠性。     

基于等效切削刃的切削力预报模型

提出了一种新的切削力预报模型.考虑了切削过程变量如切削深度与进给量,以及刀具几何参数如副切削刃及刀尖圆弧半径的影响,获得了稳态切削条件下斜角切削时的切削力预报公式.对铝合金和中碳钢作了车削实验,证明预报的切削力符合实验测量结果.