切削参数对车削12L14钢切削力影响的试验研究

采用硬质合金刀具对12L14易切削钢开展车削正交试验,研究切削深度a p、进给量f和切削速度v c对切削力的影响规律,结果表明:硬质合金刀具在车削12L14易切钢时,对切削力影响最大的因素为切削深度,其次为进给量,而切削速度影响最小。各方向切削力的变化随着a p、f的增大而线性增大,随着v c的增大有所波动,对切削分力与各切削参数之间的关系进行了多元线性回归分析,建立了切削力经验公式,并利用试验数据验证了经验公式在一定参数阈值下的有效性。

基于多参量信息融合的切削测试分析系统设计

【目的】为提高工件加工质量的精准度和稳定性,设计了一套基于切削力、切削温度信号的多参量信息融合的切削测试系统,从而优化切削参数,提升整体加工效能。【方法】首先,分析切削力、切削温度的经验性模型,并选择切削深度、切削速度、进给量这三个因素,研究对切削力、切削温度的影响程度;其次,选择方差分析法的离差平方和SS、平均离差平方和MS对正交试验的数据进行分析和评价;最后通过试验进行分析。【结果】分析结果表明,这3个因素对切削力、切削温度的影响程度从大到小依次为切削深度、进给量、切削速度。【结论】在实际加工过程中,切削用量可根据这3个切削因数对切削力、切削温度的影响进行合理设置,提升切削效率。

切削速度对某新型易切削钢切屑形态及加工表面形貌影响

为了明确切削速度对某新型易切削钢切屑形态及加工表面形貌的影响规律,开展了不同切削速度下某新型易切钢的切削试验,研究切屑形态和已加工表面形貌并分析其产生原因。结果表明:宏观上,在切削速度大于150 m/min时,该易切削钢切屑以短管螺旋状为主,当切削速度小于150 m/min时,切屑以发条状和破断弧形为主,形成锯齿形切屑的临界切削速度大约在200 m/min;切削速度影响切屑底面形貌,在低速切削时,切屑底面较多大小不一的撕裂状凹坑、沟槽,当切削速度增大至200 m/min时,能够形成表面较光滑的切屑底面;低速切削该易切削钢时,工件表面粗糙度较大,3D形貌显示波峰高度、波谷深度也均较大,随着切削速度的增加,粗糙度减小,3D形貌亦趋于平缓。

刨花切削参数对杨木刨花质量的影响

为探究木材温度、飞刀刃角、底刀刃角在弦向切削和纵向切削过程中对白杨(Populus tremuloides,Michx.)大片刨花卷曲指数、抗拉强度和表面粗糙度的影响趋势,本文通过优化盘式刨片机工作参数和切削工艺提高刨花质量和木材资源利用率,并降低切削能耗。结果表明:较低木材温度导致刨花有较高的卷曲度;在32°飞刀刃角下切削的刨花卷曲度低于27°;底刀刃角的增加减小了刨花卷曲的趋势;纵向切削刨花会使刨花卷曲度和抗拉强度降低。卷曲主要是由不平衡的切削应力引起的。在切削时,刨花面临刀刃的一侧由于刀尖的深入产生拉伸应力,而在刨花的另一面产生压缩应力。这种应力差别导致了面临刀刃的刨花一侧产生裂纹,进而在刨花干燥和润湿过程中造成刨花两侧的膨胀和收缩压力的不同,从而导致刨花发生卷曲。

航空齿轮薄辐板车削加工变形预测及切削参数优化研究

为了满足直升机传动系统轻量化的需求,作为直升机关键零部件的传动齿轮具有薄壁的显著特征,在切削加工中容易出现变形严重和尺寸精度难以保证的问题。本文以高强度中合金渗碳钢齿轮薄辐板为研究对象,基于ABAQUS有限元分析软件,开展了切削加工仿真研究,通过建立三维动态切削仿真模型,分析了加工过程中工件所受的切削力与切削参数之间的关系;并运用静态仿真分析了切削力和夹紧力叠加对薄辐板加工变形的影响,对仿真结果进行了极差分析。最后,通过开展试验对仿真结果进行了验证。结果表明:齿轮薄辐板加工变形量静力学分析显示齿轮辐板轴向变形量最大,径向变形在轮毂处最大;极差分析发现,切削速度为150 m/min、进给量为0.06 mm/r、切削深度为1.8 mm为最优切削参数,最大变形量的预测误差小于10%。

聚四氟乙烯材料切削工艺和应用研究进展

聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)因其优异的物理化学性能而成为生产制造电子通信、航空航天等领域关键零部件的重要材料。相比模压烧结工艺,切削工艺能够更高效地加工结构较为复杂的PTFE零部件。然而,PTFE材料具有韧性强、回弹性高、导热性差和线膨胀系数大等特点,使得其切削加工质量难以保证,在一些特殊领域,对PTFE零部件的表面洁净度更是有极高的要求,这些都对PTFE材料的切削工艺提出了新的挑战。从PTFE材料的基础力学和物理化学等特性出发,总结了PTFE材料的切削加工性;结合聚合物切削理论及其研究方法分析了PTFE材料的切削去除机理;阐述了PTFE及其复合材料的车、铣、钻等切削加工工艺;最后概述了PTFE材料切削工艺在相关重要领域的应用现状,并从材料性能研究、基础切削理论研究、切削工艺探索等方面总结了现有研究和应用中存在的问题,对未来研究的发展趋势和研究重点进行了展望。

超声振动辅助切削SiCp/Al复合材料的加工机理及试验

切削加工过程中材料损伤形式对加工表面质量会产生较大影响,现有仿真分析难以模拟真实颗粒失效行为,通过建立二维微观多相有限元模型能够深入了解材料损伤与表面质量的关系。基于常规切削(Conventional cutting,CC)与超声振动辅助切削(Ultrasonic vibration-assisted cutting,UVAC)两种加工方式,通过有限元仿真软件Abaqus对20%SiCp/Al复合材料的切削过程进行仿真模拟,阐释加工过程中刀具与工件的相互作用机理,并在同一参数下验证有限元仿真的准确性。通过设计单因素试验,对比两种加工方式及不同加工参数对切削力和表面粗糙度的影响规律,得出最佳加工参数组合,并对最佳加工参数下表面形貌进行分析。模拟和试验结果表明,SiC颗粒断裂、颗粒耕犁、颗粒拔出以及Al基体撕裂是影响SiCp/Al复合材料加工质量的主要原因,刀具与颗粒不同的相对作用位置会产生不同的损伤形式。与常规切削相比,施加超声振动后可以有效抑制颗粒失效和基体损伤,使加工中的平均切削力(主切削力)降低33%,工件已加工表面粗糙度值最大减小量为531 nm,显著提高了表面质量。所建立的二维微观多相有限元模型,能够有效模拟铝基复合材料的加工缺陷和裂纹损伤问题,对提高难加工材料的高质量表面制备有重要借鉴意义。

基于正交切削理论的PDC钻头切削齿动态破岩温度分布

在油气钻探过程中,PDC钻头的动态破岩行为表现出高度的非线性特性,这一过程涉及复杂的位移场与温度场的耦合问题。在切削过程中,由摩擦产生的热量在切削齿上积聚,导致切削系统的温度显著上升。过高的温度会加速切削齿的磨损,甚至可能导致切削齿失效,从而对钻井效率产生负面影响并增加钻井成本。为了预测和分析PDC钻头切削齿破岩过程中的温度分布规律,并揭示其动态破岩特性,基于正交切削理论和岩石弹塑性力学,构建三维耦合位移场-温度场模型,用以模拟PDC钻头切削齿在破岩过程中的非线性动力学行为,分析不同切削参数和结构参数下切削力的大小和温度分布规律。研究结果表明:切削齿的高温区位于切削刃附近的椭圆区域内,且角度在以切削刃为中心的90°~230°范围内;最佳的切削深度为0.001 m,前倾角优选为7.5°。此类参数设定可降低切削齿的磨损,同时避免高温失效,从而最小化切削力和最高温度。本文所提方法为研究PDC钻头整体结构设计和切削齿热损伤提供了理论依据和分析方法,使设计出的PDC钻头对复杂地层具有更好的适应性。

易切削钢Te元素含量对其切削表面形貌的影响研究

采用硬质合金刀具对三种不同Te元素含量的易切削钢12L14,12L14+Te(0.017),12L14+Te(0.05)进行切削实验,研究其已加工表面形貌状态及原因。试验研究结果表明:12L14+Te(0.017)材料的已加工表面最光滑,粗糙度值最小;12L14+Te(0.05)材料的已加工表面最粗糙,微观形貌显示存在较多撕裂;切削不含Te元素的12L14材料时,已加工表面形貌与粗糙度值介于二者之间;添加Te元素材料会生成MnTe等熔点较低的化合物,在切削中起到应力集中源的作用,易导致已加工表面出现微观撕裂现象,但同时减小了刀具积屑瘤形成的可能,所以易切削钢切削表面形貌的生成是二者因素综合影响的结果。

基于AdvantEdge切削参数对Al-Mn合金车削温度的影响研究

为了分析车削Al-Mn合金过程中切削参数对切削温度的影响规律,通过AdvantEdge FEM有限元仿真和实验相结合方法得出切削参数对切削温度影响重要程度依次为背吃刀量>进给量>切削速度。运用spss软件对数据进行方差分析和通过多元线性回归分析得出切削用量对切削温度的影响均为显著,同时分析得到切削温度的预测模型,通过预测模型可提前预估出切削过程中刀具的最高温度从而优化切削参数可以改善切削性能,提高工件的加工精度。

淬火态高强钢高速切削力仿真研究

用Abaqus有限元分析软件建立淬火态30CrNi2MoVA高强度钢的二维高速切削仿真模型,研究切削过程中工件的应力分布及边缘缺陷;采用单因素方案研究切削速度与切削深度对于主切削力的影响。研究表明,在稳定切削阶段,应力大小与方向基本保持不变,剪切角约45°,至切出端,剪切角变为负值,切削力减小;在稳定切削阶段,Fx随切削速度增加而增大的幅度较小;随切削深度增加,Fx线性增大,证明切削深度对Fx的影响更大。

加工45钢下切削力对表面质量的影响

在机械制造中,切削力对加工质量有较大影响,不规则的切削力会加剧刀具磨损、降低表面光洁度。为了延长刀具寿命、提高零件的表面质量,进行45号钢切削实验研究。在加工过程中采用切削力分析仪进行数据采集,通过三维轮廓仪进行零件表面质量检测,对二者的相互关联进行对比分析,得出合理的车削力与表面质量的关联性。

含能材料切削过程高精度检测系统设计

为保证含能材料在切削加工中的安全和加工精度,必须准确控制切削力及切削温度。设计一种切削力和切削温度的高精度实时测量方法。该方法成本低、实时性高、实用性强,提高测试准确性,保证安全切削。

2A97-T84铝锂合金切削力及切削温度仿真研究

为了研究2A97-T84铝锂合金切削加工时切削参数对切削力和切削温度的影响规律,使用Abaqus有限元仿真软件在100~300 m/min切削速度、0.5~2.5 mm背吃刀量工况条件下建立起二维切削模型。仿真结果表明,切削力受切削速度影响不大,随切削深度的增加而增加;刀尖切削温度随切削深度增加呈现先减小后增大的趋势,随切削速度的增加迅速增大。

PDC高速切削水泥塞机理研究

针对连续管在钻井作业时因钻压高、转速低导致钻头磨损严重和钻磨水泥塞效果不佳的问题,基于弹塑性力学和岩石力学,以Drucker-Prager准则作为固井水泥强度准则,通过单轴和三轴试验得到固井水泥弹性模量、泊松比、内黏聚力和内摩擦角等参数,建立固井水泥本构模型,并用ABAQUS软件建立高速切削水泥塞二维有限元模型,在此基础上分析了倾角、切削深度和切削速度对破碎比功的影响。研究结果表明:高速下切削水泥塞产生细小且均匀的碎屑,较低的速度切削水泥塞产生块状或者带状的碎屑;倾角(5°~25°)和切削深度(1.0~2.5 mm)与破碎比功呈正相关,而破碎比功随切削速度的增大而减小,当切削速度为2.26 m/s时破碎比功最小,破碎水泥塞的效率最高。研究结果可为PDC钻头切削水泥塞提供理论支撑。

基于数控高速切削加工工艺的机械加工系统研究

数控高速切削加工工艺因其具有加工质量较高、切削效率较高以及良好的经济性等特点,被广泛应用在机械加工中。文章以数控高速切削加工工艺为基础,构建机械加工系统,分析影响数控高速切削加工工艺的主要因素,提出相应优化措施,并辅以具体实例进行验证,提出在机械加工中应用其技术的必要性和可行性。

切削用量对高效铣削高强钢切削力的影响研究

在切削速度v=100~300m/min、每齿进给量f_(z)=0.01~0.1mm/z、轴向切削深度a_(p)=1~3mm条件下,对30CrNi2MoVA高强钢进行了高效铣削试验,研究了切削用量对切削力的影响。试验结果表明,切削速度对切削力的变化影响不大,随切削速度的增加径向力略有增加,切向力略有减小;轴向切削深度和进给量对切削力的变化影响较大,径向力和切向力均随轴向切削深度和进给量的增大而近似呈线性增大,且增幅较大;轴向力随切削用量的变化较小,且在不同切削用量下轴向力相差不大。在试验切削用量范围内,总体表现为径向力>切向力>轴向力。

新型耐磨损ONYX切削具制作的PDC钻头

PDC钻头在石油天然气钻井和地质勘探钻进中得到了广泛的应用,取得了很好的技术经济效果。但是,钻进中产生的PDC切削具非正常磨损,影响了这种先进方法的机械钻速和钻头进尺的提高。俄罗斯史密斯钻头(Smith Bits)公司研发了一种钻进过程中可以沿着自身轴线回转的ONYX切削具,抑制了PDC切削具的非正常磨损,具有创新性和实用价值。НecкopoMныx B.B.教授等对镶有ONYX切削具的钻头的结构和性能参数进行了分析研究。试验表明,这种ONYX切削具的耐磨性比常规固定式PDC切削具的耐磨性好,钻头钻进效果也比较好,俄罗斯正在积极推广使用,建议中国有关专家和部门对此进行研究和试验。

铜对4Cr16Mo塑料模具钢切削性能的影响

将4Cr16MoCu、4Cr16Mo和SDP136钢在1030℃保温4 h,冷却至室温后回火两次,第一次为540℃×4 h,4Cr16MoCu钢的第二次回火工艺为590℃×3 h,4Cr16Mo和SDP136钢为565℃×3 h,使其硬度达到35~36 HRC。采用扫描电子显微镜检测钢的显微组织,采用数控车床进行切削性能试验。分别采用SY-3F型应变式三维测力传感器、红外测温仪、TR200粗糙度测量仪和超景深显微镜测定切削力、刀尖温度、工件粗糙度和磨损刀具的形貌。结果表明:在相同的切削条件下,铜的添加能延长刀具的使用寿命;切削4Cr16MoCu钢的刀具温度比切削4Cr16Mo钢的刀具温度低50℃,切削试验的前、中期4Cr16Mo钢的切削力比4Cr16MoCu钢大43~94 N,但后期4Cr16MoCu钢的切削力上升至839 N,比SDP136钢大211 N。

GH4169G高温合金车削切削力与切削温度有限元仿真研究

为研究GH4169G高温合金车削用量及刀具几何特性对切削力和切削温度的影响规律,基于ABAQUS有限元仿真软件,通过依次改变切削深度、切削速度和刀具几何角度,获得不同参数组合下切削力和切削温度的变化规律,进一步揭示车削参数和刀具几何角度对GH4169G高温合金切削过程中热—力耦合作用的影响机理,从而对切削工艺参数和刀具特性进行优选。