面向钛合金切削的硬质合金涂层刀具切削热分配仿真研究

切削钛合金时会产生大量切削热,研究切削参数、涂层种类及厚度对硬质合金涂层刀具切削热分配的影响可以延长刀具使用寿命,提高加工效率。采用Deform软件对钛合金进行车削模拟,并结合切削热分配的解析法研究得出:切削热分配系数随着切削速度的增大呈上升趋势,且切削温度也随之升高;切削热分配系数随切削深度的增大却呈下降趋势,即流入切屑的热量降低,但切削温度依旧随着切削深度的增大而上升;对于不同的涂层材料,导热系数越低,切削热分配系数越大;涂层厚度对于切削热分配系数基本无影响,涂层厚度越大,切削温度越高。研究结果可以为选择刀具涂层种类和优化切削参数提供参考。

针齿壳剐齿加工切削力和切削热有限元分析及其工艺优化

剐齿切削过程中刀具受到的切削力和切削热对刀具的使用寿命有很大影响,不合理的工艺参数设置使针齿壳剐齿刀易发生破损和快速磨损失效,目前该类刀具剐齿加工过程中切削力、热特征尚不明确,无法对刀具设计和工艺参数优化提供理论指导。基于上述问题对针齿壳剐齿刀具进行设计与三维建模,通过ABAQUS有限元软件搭建针齿壳剐齿加工仿真模型,模拟针齿壳内圆弧齿的实际加工过程;对剐齿加工过程中的切削力和切削热数据进行计算,分析主要工艺参数对剐齿刀切削力和切削热的影响规律;采用正交试验方法,以剐齿切削力均值、幅值以及切削热的幅值为依据优化剐齿工艺参数,并通过极差分析获知影响剐齿切削力和切削热的主要因素。结果表明,影响针齿壳剐齿加工切削力和切削热的决定因素为切削深度。

镍基高温合金高速铣削的切削热研究

介绍了基于量热法测量高速铣削镍基高温合金试验中切屑的热功率方法;通过测量切削力,研究了切削参数对切屑功率、切削功率以及切削热分配的影响.试验结果表明,切削功率和切屑功率都随着切削速度的增加而大幅增加;切屑所带走的热量比随切削速度的增加而增加,但比碳钢高速切削时小得多;每齿进给量对切削热分配的影响比较小.采用有限元软件Deform-2D提供的切削模块仿真了切削过程,并对切削热进行了仿真计算.仿真结果与试验得到的热量的变化趋势基本一致.

高速干切滚齿工艺系统切削热全过程传递模型

高速干切滚齿工艺消除了切削油/液的使用,是一种绿色高效的齿轮制造工艺。切削热伴随着高速干切滚齿工艺全过程且区别于传统湿式滚切工艺,是造成干切滚刀磨损和机床热变形的重要因素,直接影响制造成本和加工精度。根据干切滚刀周期性断续传热特性,综合考虑切削热在切屑、工件、干切滚刀、冷却介质以及滚齿机床加工空间的传递规律,提出将高速干切滚齿工艺系统切削热的发生与传递全过程划分为三个阶段的研究思想,从关系模型和热传递方程两个层面建立了高速干切滚齿工艺系统切削热全过程传热模型,包括切削接触界面热传递、切削区域热传递和机床加工空间热传递三个阶段的模型,然后基于工艺仿真试验对所建模型进行了应用研究,揭示了高速干切滚齿工艺系统的切削热在工件、干切滚刀、切屑中的动态变化规律,最后通过试验验证了模型的有效性。

碳钢高速车削中基于量热法的切削热分配

介绍了基于量热法的碳钢高速车削切削热在切屑、工件、刀具及环境中的量化分配.采用水作为收集切削热的媒介,通过自行设计的适配于高速车床的集屑容器以及分别收集工件和刀具热量的容器,在封闭式高速车削条件下测得各容器中水和承载物的温度变化,从而计算出传入切屑、工件、刀具及环境中的热量和总热量以及热流量.通过测量切削力和设定切削速度,得到主切削力的功率.将算出的总热流量与主切削力的功率相比较,评判用量热法测量切削热时的精确程度.

基于有限元模拟的高速切削中切削热的研究

基于有限元分析软件DEFORM-2D建立了典型的正交切削模型,模拟分析后得到切屑厚度、刀—屑接触长度和X、Y方向切削分力等参数值;结合剪切面及前刀面接触区的平均温度和切削热解析法,研究了高速切削中切削热在切屑、工件和刀具部分的量化分配规律。

车削碳钢中切削热的分配

基于解析法，通过车削实验获取解析法计算中所必需的参数，研究中碳钢干切削条件下所产生的切削热随切削速度（200～1400m／min）的变化和刀具条件的影响。结果表明：随切削速度增大，总切削热、流入切屑的热量都几乎线性增大，流入工件和刀具的热量增幅很小；耗散于切屑中的切削热比率随速度的增大而增大；流入工件和刀具中的切削热比率随速度的增大而减小；陶瓷刀具的切削过程与硬质合金的切削过程相比，前者切屑带走更多的切削热；大的正前角条件使切屑带走更多的切削热。

金属切削刀具后刀面的切削热研究

在以往的金属切削热研究中,认为刀具后刀面处产生的切削热很小而被忽略。文章应用平面热源法,建立了刀具后刀面与工件摩擦面的切削热模型,推导了该摩擦面的切削热分配和切削温度理论计算公式,对影响后刀面切削热的主要因素进行了分析。研究结果表明,当刀具后刀面磨损带宽度达到一定程度时,则刀具后刀面处产生的切削热不能忽略。

加工铸铝合金时切削用量对切削热的影响分析

为了获得用YG8硬质合金刀具加工铸铝合金ZL108的合理切削用量,运用正交实验法对影响切削热的切削用量进行了切削实验,并采用回归分析法建立了切削温度经验公式。通过分析实验结果,确定了粗加工和半精加工阶段的推荐切削用量。

基于量热法与温度补偿技术的镍基合金切削热分配试验研究

设计量热法试验,测量了高速铣削镍基合金时切屑带走的热量,并对热量损失进行了补偿。通过测量切削力,得到主切削力的功率,并计算了不同切削速度下切屑与切削力的功率比。试验表明:随着切削速度的增加,切屑与切削力的热功率比也增加,切屑带走的热量增多;镍基高温合金切削时的切削热分配与碳钢切削时的切削热分配相比,其切屑带走的热量比例要小得多,相应地传入刀具的热量比例会比较高,这就会使得镍基高温合金在切削加工时会产生比较高的切削温度,刀具磨损也要严重的多。

高速切削热分配的有限元模拟

基于有限元法建立了典型的正交切削模型,结合切削热分配的解析法,研究了高速切削中切削热在切屑、工件和刀具部分的量化分配规律,并通过实验验证了模拟数据准确性,为高速切削热的相关研究提供了一种新的方法。

车削加工AISI 1045工件的切削热建模与仿真研究

车削过程中的切削热关系到整体的切削机理、刀具寿命以及加工性能,目前针对切削热的建模方法有很多,但是实际应用过程中却存在很多的问题,文章建立了一种车削加工AISI 1045工件的温度预测解析模型,模型中对三个关键的切削区域进行了快速估计,模型同时考虑了切削参数与材料属性,通过解析模型的计算与有限元仿真方法的对比,并将解析模型的结果与Trigger方法进行了对比,验证了文中提出模型的有效性。

机床加工系统切削热全过程传递模型研究

经典切削热研究主要考虑了切削区热量的发生机理及其在切屑、工件、刀具之间的分配。综合考虑切削热在切屑、工件、刀具、冷却介质以及机床加工空间的传递规律,提出了机床加工系统切削热三阶段传递的新思路。从热传递框图模型及热传递计算模型2个层面,分别建立了切削接触界面热传递动态模型、切削区域热传递动态模型、机床加工空间热传递动态模型。最后通过现有文献试验数据对比对所建模型的置信度进行了分析。该模型的建立将为切削热的理论研究提供新的研究思路,为刀具寿命和机床加工系统温度场控制技术提供理论支撑。

切削热对双台肩螺纹加工精度与连接强度影响研究

双台肩螺纹以其高抗扭能力,在钻井作业过程中得到广泛应用。然而双台肩螺纹加工精度要求高,致使国内很多厂家生产的双台肩钻杆螺纹接头达不到设计要求。切削热是影响双台肩螺纹接头加工精度的主要因素之一。为研究切削热对双台肩螺纹加工精度和连接强度的影响,建立了一种基于CAE协同仿真的方法:通过建立双台肩螺纹车削加工的有限元模型,分析其在加工过程中的温度场分布情况;然后建立双台肩螺纹接头的温度-变形模型,研究温度场对螺纹变形的影响,即加工精度影响;通过建立三维的螺纹接头有限元计算模型,评价切削热所引起的加工误差对双台肩钻杆螺纹接头连接强度的影响。通过研究得出,切削热引起的螺纹牙单侧面轴向变形约0.014 8 mm,该变形量将导致接头抗扭和抗拉性能下降30%,且大幅度降低了压缩载荷或弯曲载荷作用时的使用寿命。因此加工应考虑切削热的影响,提出了相应的改进措施,并计算了多种常用切削用量下的变形量。

切削热对超临界KT5331AS0钢表面成分的影响

研究了切削热对超临界材料KT5331AS0钢表面成分的影响。结果表明:在切削加工过程中产生的切削热,引起钢中合金元素含量不同程度的变化,其中,W、B、Al、Cr变化较为明显,其他元素含量变化较小。当切削速度、切削深度、每齿进给量较小时,W、B的质量分数损失较大,随着切削深度和每齿进给量的增加,W、B含量损失逐渐减小;切削速度较低时,Al含量的烧损较多,每齿进给量的增加对Al含量的烧损影响不大;切削速度较低时,Cr含量减少较多;每齿进给量增加,Cr含量减少的趋势增大。

高速加工切削热产生机理及监控技术研究综述

在概括总结了高速加工主要特点的基础上,分析了高速加工切削热产生机理及目前的研究状况,构建了基于光学、软测量技术和网络通信的计算机刀具综合监控系统,重点从高速加工切削温度场建模和数字仿真、切削温度测量和实时监控等方面论述了切削热产生机理及监控技术的研究思路,最后指出了高速切削刀具种类和刀具参数的选择方法,以及高速切削虚拟仿真软件研制等方面存在的技术难点,这些工作为高速加工应用的基础理论研究提供了技术支撑。

切削热电偶测温的热电势信号滤波研究

切削温度兼有缓变和剧变的特性,用常规的滤波技术对温度信号进行采滤波的效果差。基于增量变化的人工智能滑动加权平均滤波器把一次切削过程分为若干切削阶段,针对不同阶段的特点采取不同的滤波技术,达到滤波的同时又不破坏信号的特征。把该滤波器应用在切削温度信号的滤波,滤波结果与人工滤波结果进行比较,发现基于增量变化的人工智能滑动加权平均滤波器对温度数据滤波效果好。

旋转刀具工件切削热测量热电偶无线测温系统

把热电偶从高速旋转刀具上采集到的热电势信号传输到静态测温设备一直是个难题,为此采用以下两种方法来达到这一目的。一种叫信号暂存法,该方法把热电偶采集到的热电势信号暂时存储在随铣刀一起旋转的热电势采集卡中,等一次切削结束后,再通过有线的方法传输到静态测温设备。这种方法优点是信号传输稳定,缺点是采集到的信号不能适时显示;另一种方法是热电偶无线传输,这一方法通过无线的方式把信号适时传输到测温系统的PC机,并把热电势信号转换为温度值,实现切削温度的适时显示。制造了两套测温系统,并通过实验验证热电势无线传输的稳定性。

基于ANSYS车削加工中切削热对工件变形的分析

切削热是影响零件加工误差的一个主要因素,同时也影响零件的表面质量。对Φ50长100mm的45^#棒料进行实验,得到工件不同长度下对应节点的各个变形量,通过理论计算和有限元仿真的方法比较了工件在切削热下的变形,分析两者的数据得到了工件受切削热引起的变形误差曲线,相对误差在5%以内,从而验证了有限元方法的有效性。

基于C++Builder的切削热预测

切削热及由此产生的切削温度,是造成刀具磨损和粘结破损的直接原因。切削温度直接影响刀具体内的热应力分布;尤其在切削过程中,刀具受到周期性的热冲击,易使硬质合金刀片产生热裂纹而导致破损,对车削加工过程中的切削热进行仿真具有重要的理论研究与实际应用价值。为此,基于C++Builder软件仿真了工件的实际加工过程,并对切削热进行了动态仿真。为数控车削中切削热仿真的进一步研究提供了理论指导依据。