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。

超声振动辅助车削SiCp/Al切屑形成机理及表面粗糙度研究

目的研究切屑形成机理对加工过程的影响。方法超声振动辅助车削技术通过刀具振动的拟间歇切削特征控制切屑尺寸和切屑形态,从而提高了加工表面质量。针对SiCp/Al复合材料的切屑形成机理,探究常规车削和超声振动辅助车削的切屑形成过程。研究了颗粒分布对第一变形区变形阶段的影响,以及不同加工方式下切削参数对切屑形态的影响。最后,描述了切屑自由表面和刀-屑接触界面的颗粒损伤形式,以直观地描述常规车削与超声振动辅助车削SiCp/Al复合材料加工中切屑的形成过程。结果通过测试加工后工件表面形貌发现超声振动辅助车削的切屑更加连续、切屑尺寸较小的加工表面粗糙度更小,常规车削的表面粗糙度为0.805μm,超声振动辅助车削的表面粗糙度为0.404μm,超声振动辅助车削比常规车削的表面粗糙度降低了49.8%。结论与常规车削相比,超声振动辅助车削有利于减小切屑厚度。超声振动辅助车削得到的切屑更加连续,避免了切屑碎裂,促进了切屑的顺利排出。通过对切屑形态进行研究,选择最优切削参数可以有效提高工件表面质量。

15-15hs Max材料枪钻加工的钻削力和切屑分析

高氮奥氏体不锈钢15-15hs Max具有优秀的耐蚀性、良好的综合力学性能,但切削加工性差,属于一种难加工材料。以某石油钻探部件为研究对象,对15-15hs Max的加工特性进行分析,通过对15-15hs Max钻削过程的有限元仿真,分析其加工过程中的钻削力和切屑形态的变化。仿真结果表明:钻削力会随着钻入深度的增加而增加,当切削刃全部参与切削时钻削力达到稳定,加工过程中形成的切屑为向上弯曲的螺旋状切屑。在保证加工孔质量及加工效率条件下,得出了一组较为合理的钻削参数。

切削用量对铍材加工表面粗糙度及切屑的影响

通过单因素实验研究了切削用量对铍材切削表面粗糙度的影响,并结合切屑形貌分析铍材切削变形的方式。结果表明:铍材切削表面存在沟槽、微裂纹、凹坑、侧向流动、积屑瘤等多种缺陷;表面粗糙度主要由进给量决定,随进给量的增大不断增大;切削过程中剪切滑移量较大,局部剪切加工硬化达到材料的极限强度后,切屑以脆性断裂方式脱离表面;切削表面受切削热影响和刀具的挤压发生微塑性变形。

深冷挤出切削6061-T6铝合金切屑成形有限元分析

将深冷挤出式切削技术引入6061-T6铝合金的车削加工,结合有限元仿真技术探究深冷挤出式切削对6061-T6铝合金车削加工效果的影响。建立深冷挤出式切削(CT-EM)和常温挤出式切削(RT-EM)的有限元仿真模型并进行模拟仿真,对比分析不同刀具前角、压缩比对等效应变、等效应变率、等效应力、切削温度和切屑形态的影响规律。结果表明:随着刀具前角和压缩比的增大,CT-EM和RT-EM的等效应变率、最大等效应力分布区域和最高切削温度呈下降趋势;最大等效应变值和分布区域随前角的增大而减小,随压缩比的增大而增大;CT-EM的等效应变率、最大等效应变值和分布区域、等效应力分布范围都要大于RT-EM,切削温度更低,切屑形态更为平整,填充率更高,成形效果更好。

铣削参数对SiC_p/Al复合材料表面质量及切屑的影响

铝基碳化硅(SiC_p/Al)复合材料因其优异的力学及热学性能在航空航天领域有广阔的应用前景,而增强颗粒SiC_p严重影响SiC_p/Al复合材料的切削表面质量。利用表面轮廓仪和扫描电镜研究不同铣削参数下SiC_p/Al复合材料的加工表面质量及切屑形貌,并建立进给量和铣削速度相关的粗糙度模型。研究结果表明:粗糙度值随进给量和铣削速度的增加而增加;铣削速度是加工表面微观结构特征演化的主导因素,并且凹坑随铣削速度的提高而减少;不同铣削参数下的切屑均为崩碎状,铣削速度越快,切屑尺寸越小。

扩孔参数对AF1410超高强度钢切屑微观形貌的影响

通过对AF1410钢扩孔加工试验探究主轴转速和进给速度对切屑微观形貌的影响,为改善切屑形貌提升AF1410超高强度钢的扩孔质量提供依据。对有典型形貌特征切屑的自由表面、后表面和上表面进行观测,结果表明,切屑自由表面均为锯齿状片层结构且锯齿片层的宽度随主轴转速和进给速度的增加而增加。切屑后表面整体较光滑,随着主轴转速的增加,后表面光滑程度增加,利于提升已加工表面质量,且在主轴转速为800r/min时,顶部出现撕裂锯齿状毛边,同时进给速度对后表面影响较小。切屑上表面均呈周期锯齿状,切屑厚度随主轴转速增加而减小,锯齿高度随着主轴转速和进给速度的增加而增加。

316L网络结构增强ZA8锌合金复合材料的切屑形貌研究

为了探究网络结构增强复合材料的切屑形貌以明确其切削加工机理,对316L网络结构增强ZA8锌合金复合材料和ZA8锌合金进行了切削试验及切削模拟仿真,分析了两者切屑形貌的异同,并着重探讨了复合材料在不同切削三要素下和不同增强体孔径下的切屑形貌变化。结果表明:复合材料的切屑长度和结构完整性显著低于ZA8,试验结果与模拟仿真结果类似,同时随着切削速度和背吃刀量增大,复合材料切屑更容易出现条纹状碎裂和崩碎现象,进给速度对材料的影响则相反。此外,复合材料增强体孔径越小,切屑长度越短,碎裂缺陷越多。

不同切削量下钛合金切屑形态研究

通过钛合金单因素切削试验,分析钛合金切屑形貌,研究在不同切削量下切屑形态的变化。研究结果表明,切屑锯齿化程度随切削量的增大而增大;随着切削速度增大,锯齿化频率和齿间距也增大;而增大进给量或背吃刀量,会增大齿间距,降低锯齿化频率。

钛合金切削中切屑形态与残余应力的仿真与实验研究

钛合金作为航空工业的常用材料,其加工后的残余应力会严重影响到零件的使用寿命。本文针对钛合金加工建立了基于CEL方法的仿真模型,并搭建正交实验平台测量切屑形态和残余应力来验证模型的有效性。将所提模型与传统的拉格朗日方法和ALE方法进行比较,结果表明CEL方法虽然耗时较长但是预测结果更加准确并且不产生网格畸变,综合性能最优。最后基于所提方法探究不同进给量和刃口半径影响下的切屑形态和加工表面残余应力。结果表明,随着进给量和刃口半径的增大,切屑锯齿化程度和等效切屑厚度增大,表面残余应力随着进给量和刃口半径的增大变得更压。

瓶腔深孔构件精密镗削切屑卷曲半径预测及控制

以航天发动机涡轮轴为代表的瓶腔深孔结构零件,在精密镗削过程中容易出现排屑困难、加工效率低等问题,现对镗孔时切屑的形成进行研究,掌握不同工艺参数对切屑形态以及排屑效果的影响规律。基于Box-Behnken法设计试验,利用有限元分析法模拟瓶腔深孔加工过程,以工艺参数为自变量,建立切屑卷曲半径预测模型,选择合理的工艺参数,优化排屑。进行实际加工试验,验证切屑卷曲半径预测模型的准确性;试验结果表明试验值与预测值相似度达90%以上,证明了切屑卷曲半径预测模型的有效性、准确性。

刀具槽型参数对切屑流向的影响及响应面分析

为更好地控制切屑,通过ABAQUS建立了梯形断屑槽的切削有限元仿真模型,研究了梯形断屑槽参数中刀尖处最小槽间距、反屑面角、断屑槽斜角对切屑流向的影响,并通过响应面法分析并拟合出切屑流向与这三个影响因子的二次多项式响应模型。结果表明:断屑槽槽间距越小,反屑面角、断屑槽斜角对切屑流向的影响越大,且断屑槽斜角对切屑流向的影响最大,反屑面角次之。通过响应面法建立的二次多项式数学模型能够描述刀尖处的最小槽间距、反屑面角、断屑槽斜角对切屑流向的影响规律,并且可以在一定范围内进行预测。

考虑刀具偏心的五轴侧铣加工瞬时未变形切屑厚度模型

在五轴侧铣加工过程中,两个旋转轴运动使得刀具姿态实时变化,增加了IUCT计算的复杂程度,为保障其计算精度往往采用较为耗时的计算方法。为了解决五轴侧铣铣削中IUCT预测效率低下的问题,提出一种考虑刀具跳动的IUCT计算方法。首先建立刀具的几何模型,沿刀轴方向将刀具离散,获得当前切削点的坐标。其次,根据两个相邻刀具的位置关系推导出IUCT的显性表达式。最后,通过对比该模型和现有模型,结果表明,所提出的IUCT预测模型不仅具有良好的计算效率,同时具有较高的预测精度。

TC4铣削切屑形态与表面形貌特征

目的 对TC4铣削过程中锯齿状切屑的形成与对应产生的加工表面形貌特征进行研究,掌握钛合金TC4高速铣削加工切屑形态随铣削速度的变化规律,从而提高加工表面质量和效率。方法 基于有限元软件,建立钛合金TC4二维变厚度切削模型,通过仿真和铣削试验分析铣削速度对切屑形态的影响规律。利用超景深显微镜和PS50表面轮廓仪对TC4铣削过程中形成的切屑形态及工件加工表面形貌进行观测和分析,确定铣削加工TC4过程中铣削速度与切屑形态、工件表面形貌和表面粗糙度之间的关系。结果 铣削试验验证得出铣削力仿真值与试验值最大误差为9.86%,验证了二维变厚度切削模型的准确性。随着铣削速度从40 m/min增大到120 m/min,切屑形态由带状转变为锯齿状,且铣削力逐渐减小。同时,铣削速度由80 m/min增大到240 m/min时,切屑的锯齿化系数和剪切带内的剪切角均增大,而剪切带间距减小,TC4加工表面波纹加深、波纹间距变宽,并且伴随有大量韧窝出现,导致表面粗糙度值增大。结论 掌握锯齿状切屑几何特征与工件表面形貌随铣削速度的变化规律,以便在铣削加工TC4过程中对锯齿状切屑进行控制,对于提高工件加工表面质量和加工效率具有重要的指导意义。

可转位浅孔钻切屑变形的影响因素研究

采用浅孔钻对45碳钢进行钻削实验,分析不同切削参数下切屑的生成过程、内外切屑形态、切屑表面形貌和截面的差异,对比直线刃和波形刃槽型结构对切屑变形的影响。分析结果可得,内切屑形态以横卷为主,而外切屑形态则以上卷为主;波形刃刀片产生的切屑自由面微观形貌更加密集;波形刃的切屑等效厚度大于直线刃,而切屑卷曲直径小于直线刃,拥有更好的切屑形态和断屑效果。

钛合金低频振动制孔切屑形态表征方法研究

建立了两切削刃低频振动制孔切削厚度模型和切屑扇形角模型,确立了切屑分离条件,提出了切屑扇形角与切削角位移之间的经验公式。开展切屑形态分析试验,获得了制孔参数与切屑形态之间的对应关系,确定了与较好扇形切屑形态对应的A–f参数组合范围,并对扇形切屑的扇形角进行测量,将扇形角实测值与理论计算值进行比较分析,结果表明所建立的扇形切屑角模型能够较好地表征实际扇形切屑形态。

切屑空间运动轨迹及其约束方程的研究

切屑控制技术是现代先进机械制造系统中的基础关键技术，切屑 控制技术不解决，任何一个理想的自动化过程都不能实现。系统研究了切屑的空间运动轨迹 ，获得了切屑空间运动轨迹数学模型；建立了切屑在形成过程中与障碍物（工件及刀具）表面 的约束方程。上述研究成果是研究切屑形成与折断过程的有效途径，为进行刀片槽型优选及 设计以及切屑折断预报系统的研制奠定理论基础。

切削SiCp/Al复合材料的切屑形成及颗粒损伤仿真分析

为探究SiCp/Al复合材料在切削过程中的切屑形成及颗粒损伤过程,运用ABAQUS有限元分析软件建立了考虑颗粒随机分布的SiCp/Al复合材料切削仿真模型,并在模型中分别定义了Al基体、Al基体-SiC颗粒结合界面以及SiC颗粒的损伤失效行为。结果表明,裂纹在Al基体-SiC颗粒结合界面或Al基体中的形成与扩展是导致切屑断裂的主要原因,也是影响切屑形态的主要因素;SiC颗粒存在完全断裂、局部破碎、整体拔出以及局部脱黏等损伤形式,并相应在切削加工表面或亚表面留下划痕、凹坑、孔洞和凸起等缺陷;椭圆形SiC颗粒的中心位置相对于切削路径的位置越高,SiC颗粒越容易脱黏,切削加工表面缺陷也越小;椭圆形SiC颗粒倾斜夹角(椭圆形长轴与切削方向之间的夹角)为135°时,颗粒损伤程度最高,切削加工表面缺陷最大。分析切屑形成和颗粒损伤过程是研究SiCp/Al复合材料切削加工特性的有效途径,对于优化SiCp/Al复合材料的制造工艺,改善SiCp/Al复合材料已加工表面质量具有重要意义。

基于人工神经网络的车削切屑形态预测动态建模及实时仿真

针对数控加工中切屑形成过程的监控问题,在基于实时工况智能监控平台上,通过研究切屑形态预测的神经网络动态建模方法,建立了切屑形态预测仿真动态模型。并根据切屑空间运动轨迹的数学模型,建立了切屑三维造型模型,在虚拟现实环境中实现车削过程的切屑实时动态仿真。

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切区是否产生了大的变形。指出锯齿形切屑形成机理研究的不足并对该领域的发展提出自己的观点。