切削工艺参数对切屑形状的影响及其有限元分析

以刚塑性有限元理论为基础,采用有限元仿真技术,对金属正交切削过程中切屑成形进行了模拟仿真,得到了不同的刀具前角和摩擦条件对切屑形状的影响规律。对二维切削过程进行加工实验,结果表明切削模拟结果与实际加工情况比较吻合,可以为实际加工提供参数选择的依据。     

基于正交试验的高速切削钛合金切削力研究

随着钛合金在各行业的广泛应用,钛合金的高速切削加工技术成为航天航空工业及其他制造业中的难题之一。切削力是研究切削过程的重要物理量之一,其大小和变化对工件加工品质、刀具磨损和寿命等都具有影响。本文以钛合金Ti6Al4V为研究对象,用正交试验的方法分析了切削速度、进给量和背吃刀量三个因素对切削力的影响,结果表明:径向力、切向力、轴向力都是随切削速度增大而减小,随进给量和背吃刀量的增大而增大,切削用量的变化导致各向切削力与切削合力的变化趋势基本一致;背吃刀量对切削力影响最大,进给量次之,切削速度最小;三个方向力中,轴向力最小,径向力次之,切向力最大。     

Ti6A14V钛合金高速切削试验与有限元建模

综合考虑刀具圆角影响的Merchant模型和高速正交切削Ti6AI 4V实验测量的切削力和切屑几何参数,解析求得了"切屑-刀具-工件"摩擦系数。计算表明"刀具-工件"摩擦系数约为"刀具-切屑"摩擦系数的3～7倍,该研究克服了现有文献中对"切屑-刀具-工件"摩擦系数取值的盲目性。基于该摩擦关系,建立钛合金高速切削有限元模型(FEM)。仿真切削力与试验值相比误差小于4.9%:锯齿间距、锯齿高度,及其剪切角与试验值误差均小于5.2%,钛合金高速切削有限元模型得到了有效性验证。     

Chip Formation Mechanism of Inconel 718:A Review of Models and Approaches

Inconel 718,a nickel,chrome and iron alloy,has special advantages,such as high-temperature strength,thermal resistance and corrosion resistance,which facilitate wide usage in the aerospace industry,especially in the hot sec-tions of gas turbine engines.However,machining this alloy is correlated closely with the material's inherent properties such as excellent combination of strength,hardness and toughness,low thermal conductivity and the tendency to adhere to cutting tools.This nickel alloy also contains inclusions of hard abrasive carbide particles that lead to work-hardening of the workpiece material and thus abrasive wear of the cutting tool.That is,the machining of Inconel 718 is always influenced by high mechanical and thermal loads.This article reviews the chip formation mechanism of Inconel 718.One of the main characteristics in machining of Inconel 718 is that it will produce serrated or segmented chips in a wide range of cutting speeds and feeds.Existing studies show that the chip serration or segmentation by shear localization affects the machined surface integrity,and also contributes to the chip's evacuation and the auto-mation of machining operations.Thus,research conclusion indicates that the serrated or segmented chip phenom-enon is desirable in reducing the level of cutting force,and detailed analysis of models and approaches to understand the chip formation mechanism of Inconel 718 is vital for machining this alloy effectively and efficiently.Therefore,this article presents some summaries on the models and approaches on the chip formation in machining of Inconel 718.     

高速切削淬硬模具钢切屑形成机理的试验研究

对淬硬到60HRC的冷作模具钢Cr12MoV进行高速车削试验研究,分析了切削用量对切屑形成的影响规律。试验发现在中低切削速度时出现锯齿型切屑,但是在高切削速度下却出现带状切屑这种反常现象。同时切削速度对切屑变形系数的影响与传统金属切削理论相反。另外,经分析认为高硬度材料在高速切削时切屑形成主要由切削过程中的绝热剪切和金属热软化以及材料热导率变化共同作用的结果。     

金属切削加工切屑形状参数的量化计算

分析金属切削加工中切屑形成及变形规律 ,确定主要影响因素 ,建立数学模型 ,对切屑形状参数进行量化计算 ,为切削加工过程仿真提供依据。     

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。     

高速切削Ti6Al4V钛合金时切削温度的试验研究

应用硬质合金刀具对Ti6Al4V钛合金材料进行了高速车削和高速铣削试验,研究分析了干切削、空气射流及氮气射流条件下的切削温度变化情况。研究结果表明,氮气射流及空气射流条件下的切削温度明显低于干切削条件下的切削温度,而氮气射流条件下的钛合金高速切削温度则略低于空气射流条件下的切削温度。     

正交切削切屑形成中绝热剪切行为的实验研究

通过正交切削实验．使用显微硬度计、金相显微镜及扫描电子显微镜(SEM)，对两种回火硬度的结构钢30CrNi3MoV在不同切削条件下的切屑形态和绝热剪切带内材料组织特征进行了观察和分析。研究结果表明。切削过程中形成了两种类型的绝热剪切带即形变带和转变带，随着绝热剪切带的形成和发展切屑形态发生改变。随着切削速度的增大形变带的硬度相应增加，而转变带内的硬度变化不大。     

极薄车削中切屑形貌的实验分析

采用圆弧刃金刚石车刀对铝和单晶锗进行超精密车削实验,对切屑在扫描电子显微镜下进行观察,当切削厚度达到纳米级时,得到了和常规切削同样的由剪切滑移的层状薄片堆积形成的连续带状切屑。但是切屑的变形系数远远大于常规切削下的切屑有系数,一般可达２０以上。对实验结果的分析说明对单晶锗实现了最小切削厚度为２０ｎｍ的稳定切削。     

基于机器视觉的正交微切屑变形系数研究

切屑变形系数是描述切削变形程度的重要参数,是计算其它切削过程参数的基础。然而宏观的切削理论和试验技术不适用于微切削技术。研究微切屑变形系数对预测加工结果、优化切削过程、控制加工参数有着重要意义。本文应用机器视觉方法获得了微切削中切屑的几何形状,找出了切削厚度、厚度变形系数、宽度变形系数与进给量、背吃刀量的变化关系,为微切削过程的控制和预测提供了理论依据。试验方法简单、精确、效率高。     

预应力切削加工TC4钛合金表面残余应力的有限元模拟

采用预应力切削方法对TC4钛合金进行加工,建立了预应力切削TC4钛合金的有限元模型,模拟了不同预应力下锯齿状切屑的形成过程及加工表面的残余应力分布情况,然后将模拟结果与试验结果进行了对比。结果表明:预应力切削可以调整已加工表面的残余应力分布状态和应力值,在弹性变形范围内,预应力越大,加工后表面的残余压应力越大,残余压应力的分布也越深;预应力对锯齿状切屑的形成无明显影响;模拟结果和试验结果具有较好的一致性。     

微切削加工7050-T7451铝合金的尺度效应研究

通过一系列单因素直角切削试验,对用硬质合金刀具微切削7050-T7451铝合金的尺度效应进行了研究。在试验过程中,对切削力进行了实时测量,并通过计算获得了不同切削深度下的单位切削力。基于试验结果和微加工理论,分析了不同刀具刃口半径微切削尺度效应的特点,总结了刃口半径、切削速度、切削深度等切削参数对微切削过程中尺度效应的影响规律。     

切屑形成的基本理论与屑形控制

论述了金属切削过程中切屑变形与卷曲的基本原理 ,分析了塑性金属与脆性金属切屑的不同形成机理 ,提出了控制切屑形状的基本原则     

PCBN刀具高速切削钛合金切削力和表面质量的研究

针对PCBN刀具材料和钛合金Ti6Al4V工件材料的特点,采用单因素试验法,对切削力和已加工表面粗糙度进行研究。通过与其它刀具材料作对比,证明了PCBN在高速、低进给量、低背吃刀量下切削钛合金可以得到较平稳的切削力和较低的工件已加工表面粗糙度。     

医用钛合金切削加工中切屑变形机理研究

在分析医用钛合金材料Ti-6Al-4V特性的基础上,首先从理论上阐明了钛合金切削加工的切屑变形机理,然后采用试验研究方法,从切屑变形系数ξ与刀具前角γ0的关系、显微组织结构特征两方面对切屑变形机理进行深入研究,发现钛合金Ti-6Al-4V高速切削时切屑变形的主要特征是集中剪切滑移;切屑变形系数ξ随刀具前角γ0的增大而减小,在保证切削刃强度的前提下,增大刀具前角可改善钛合金的切削性能;同时Ti-6Al-4V钛合金的典型（α-β）相金相组织使其成为难切削加工材料,应积极采取措施减少其给切削加工带来的不利因素。     

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...     

钛合金旋转超声辅助钻削的钻削力和切屑研究

针对难加工材料钛合金在采用普通麻花钻传统钻削过程中存在钻削力和扭矩较大使得钻孔困难,刀具使用寿命低,连续长切屑易缠绕刀具、划伤孔加工表面、增大刀具-切屑-工件孔壁之间的摩擦以及排屑差引起堵屑和卡刀具的问题,引入一种新刃型刀具（即八面钻）,并结合超声振动钻削技术,进行了钛合金旋转超声辅助钻削试验。分析了旋转超声辅助钻削和普通钻削中切屑形成原理,采用文中所设计的旋转超声振动钻削主轴结合BV100立式加工中心平台、测力系统和非接触激光测量系统进行了无冷却条件下基于八面钻的钛合金旋转超声辅助钻削和普通钻削试验以及钻削力、扭矩和切屑形态的研究。试验结果表明：相比于普通钻削,超声钻削明显降低钻削力和扭矩分别为19.07%~20.09%和31.66%~34.3%,明显增强了钻头横刃和主切削刃的切削能力,获得了良好的断屑和排屑效果,提高了切削过程的稳定性,能够极大改善钛合金钻孔过程钻削困难、刀具使用寿命低和孔加工质量差的问题。     

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。