高速切削中锯齿形切屑的研究

高速切削技术是先进制造技术,是以高切削速度、高进给速度和高加工精度为主要特性加工技术。对于不同的切削材料和不同的金属特性,在高速切削中可以看到两种不同的切屑形式,它们分别是稳定状态的连续型切屑和周期剪切型切屑（锯齿形切屑）。稳定状态的连续型切屑中含有集中剪应力,该集中剪应力产生于穿过剪切区发生塑性流动的被切金属中,并且当被切金属以切屑形式离开剪切区后,就不再发生更多的塑性变形。随着切削速度的不断提高,在某一个临界切削速度下切屑会由连续型切屑向锯齿形切屑转变。一般来说,以高切削速度、高进给量对工件…     

高速切削锯齿形切屑形成机理的研究现状与发展

概述高速切削锯齿形切屑的形成机理,总结高速切削切屑形态的分类,分析锯齿形切屑形成的两大理论:绝热剪切理论和周期性断裂理论,并对两种理论进行比较,认为绝热剪切理论适用于塑性材料或者是在切削过程中由于力热化学耦合作用而转化为塑性材料的脆性材料,周期性断裂理论适用于脆性材料,两种理论的主要区别在于在材料自由表面产生破坏之前剪...     

高速切削锯齿形切屑表征的研究现状综述

研究高速切削形成的锯齿形切屑的表征有利于科学地阐释锯齿形切屑的形成机理.这种表征包括几何表征和物理表征.几何表征是从切屑的几何形状和形成机理上进行表征,几何形状可用切屑的锯齿化程度来表征,形成机理可分别用绝热剪切理论和周期性断裂理论来表征.物理表征包括锯齿形切屑的变形、显微硬度、微观组织结构的表征.切屑变形包括切屑单元...     

锯齿形切屑几何表征分析

针对锯齿形切屑几何表征的研究多侧重于锯齿化程度与频率,且切削用量和刀具参数对锯齿形切屑几何表征影响规律不一致。基于锯齿形切屑各种几何表征方法的定义,对两组正交试验的钛合金锯齿形切屑金相样本进行了各几何表征数值的测量计算,依据各几何表征的测量结果,深入系统地研究了切削速度、进给量、背吃刀量以及刀具前角对各几何表征的影响规律。     

基于ABAQUS的高速切削锯齿形切屑形成机理研究

基于大型有限元分析软件ABAQUS/Explicit 6.11建立了二维正交切削有限元模型,仿真模拟了淬硬GCr15轴承钢在高速切削条件下锯齿形切屑形成过程,以绝热剪切理论为基础分析了锯齿形切屑的形成机理。研究表明:利用绝热剪切理论分析高速切削脆性材料具有一定的可行性;第一变形区工件材料的绝热剪切效应对锯齿形切屑的形成起到了决定性作用;通过对比实验切屑形态和仿真切屑形态可知,切屑形态较为相似,所建模型在预测切屑形态上取得了较好的效果。     

锯齿形切屑损伤和破坏的数值模拟研究

针对高速切削过程中锯齿形切屑的变形特点,利用ABAQUS软件,对淬硬45钢的正交切削试验进行有限元模拟,并与前期试验结果进行比较。结果表明:有限元模拟与试验结果基本一致。随着切削速度的增大,淬硬45钢的切屑形态由带状形变为锯齿形;切削速度增大,切削力反而减小;刀具前角越小,切削力波动越明显且切削力整体变大。     

锯齿形切屑断裂准则的有限元仿真研究

为了探索材料断裂准则模型对钛合金有限元切削仿真的影响,运用DEFORM-2D切削模块模拟TC4锯齿形切屑的形成过程。分别选取四组不同的断裂准则参数导入断裂准则模型后进行有限元仿真,并将切屑仿真结果与实验中同等切削条件下获得的金相切屑标本的SEM微观几何形貌进行量化比较,分析结果表明当断裂准则参数取时仿真结果与实验结果相对误差最小,从而获得适合锯齿形切屑切削仿真的断裂准则理论参数,为难加工材料的切削仿真提供了理论参考。     

SKD11硬切削锯齿形切屑形成机理试验研究

针对淬硬钢SKD11硬切削形成的锯齿形切屑,通过金相显微镜和扫描电子显微镜（SEM）观察了切屑的金相组织和微观形貌,分析了不同的切削速度下锯齿形切屑的特点,讨论了绝热剪切发生时剪切带内动态剪应力和温度的变化规律。研究结果表明：SKD11硬切削在低速和高速切削时均产生锯齿形切屑;提高切削速度有利于锯齿化程度的增加;锯齿形切屑的形成同时存在断裂和绝热剪切两种机制,并且随着切削速度的提高,切屑由周期断裂型向绝热剪切型转变;在绝热剪切过程中剪应力变化呈现二次曲线形式,且切削区温度对动态剪应力变化曲线具有较显著的影响;通过提高切削速度可以提高切削温度,抑制材料的硬化效应,引发剪切失稳,从而减小切削力。     

镍基高温合金切削加工锯齿形切屑研究

以镍基高温合金GH4169和GH3030为研究对象,采用未涂层和涂层刀具进行车削加工试验,通过对金相、切削力、切削温度及刀具磨损形态的检测,阐明锯齿形切屑形成的机理,并对两种材料的切削加工性进行比较。研究结果为该类材料切削工艺的优化提供了试验依据。     

锯齿形切屑成形机理分析与计算机模拟

基于ABAQUS分析了高速切削过程中锯齿形切屑的形成机理和影响切屑锯齿化程度的主要因素,选取不同切削速度和刀具前角进行切屑形成过程模拟和测试。结果表明,随着切削速度的增加以及刀具前角的减小,切屑的锯齿化程度随之增大。     

高速切削锯齿状切屑的有限元模拟

采用合理的断裂准则对高速硬切削条件下锯齿状切屑的形成进行了有限元模拟 ,并分析了切削过程中的应力场、应变场及温度场 ,探讨了锯齿状切屑的形成机理及影响因素。     

高速铣削合金铸铁时锯齿状切屑形成的有限元模拟

为深入研究合金铸铁的高速切削机理,建立了高速切削的有限元模型,对高速铣削合金铸铁时的锯齿状切屑形成过程进行了仿真分析,获得了切削参数对锯齿状切屑形成的影响规律,为优化切削参数、提高刀具寿命和加工表面质量提供了参考依据。     

锯齿形切屑的计算机仿真

采用有限元方法仿真了不同切削速度下加工45钢的切屑形成过程。结果表明，较低切削速度下形成连续带状切屑，而高速切削时形成锯齿形切屑。通过对工件和切屑应力及温度分布的分析，探讨了锯齿形切屑的形成机理及影响因素。     

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-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。
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预应力切削钛合金的有限元分析

为揭示预应力切削对钛合金Ti6Al4V加工表面残余应力的调整机理,探讨切削时锯齿形切屑的形成过程,基于预应力切削原理建立了钛合金的预应力切削有限元模型,模拟了0、280 MPa和560 MPa这3种预应力下的锯齿形切屑形成过程以及已加工表面的残余应力分布。结果表明:采用预应力切削方法可以调整钛合金已加工表面的残余应力状态;预应力对锯齿形切屑的形成过程和切屑特征无明显影响;在材料弹性极限内施加越大的预应力,表面层残余压应力效果越显著,次表层最大残余压应力值越高,残余压应力层分布也越深。     

基于滑—停—滑机理的锯齿形切屑高速成形分析

高速车削时被切削材料以极高的应变速率产生连续的塑性变形,产生大量的切削热,在出现集中剪切滑移的情况下,产生了连续型带状锯齿形切屑。根据高速外圆车削中碳淬硬钢切屑试样的SEM照片和金相显微组织照片分析了锯齿形切屑周期性形成的变形机理。被切削材料的变形过程由普通的剪切滑移变形和集中剪切滑移变形组成,切屑沿前刀面的流出可细分为“滑—停—(再)滑”三个阶段。切削速度和材料硬度是决定切屑变形的两个主要影响因素。只要能够使材料应变率增加、致使切削温度升高的因素改变达到某种临界状态都能促成锯齿形切屑的形成,锯齿形切屑的形态随着切削用量的改变而变化。     

有限元法在切削加工过程分析中的应用

介绍了切削加工过程有限元分析的发展 ,研究了切削加工过程有限元分析的关键技术 ;在总结有限元法在切削加工分析方面的主要应用的基础上 ,展望了切削加工过程有限元分析的未来研究趋势。