微细铣削中临界切削参数仿真与试验研究

针对微细铣削中由于尺度效应而存在临界未变形切削厚度的现象,尚缺乏采用不同工件材料与不同刃圆半径进行微细铣削的系统对比分析研究。因此,首先基于有限元方法,对H59黄铜、6061铝合金和304不锈钢三种材料,采用不同刃圆半径的刀具进行微细铣削仿真。通过分析微细铣削不同材料时的切屑形态以及铣削力的变化规律,获得了不同刃圆半径下最小未变形切屑厚度的临界切削参数,并通过微细铣削试验进行了验证。结果表明:同一刃圆半径刀具铣削不同材料时的临界切削参数相等;不同刃圆半径刀具铣削同种材料时,刃圆半径越大,临界切削参数越大。综合考虑微细铣刀刚性及刀具与涂层材料对于刃圆半径的影响,研究结果对于给定工件加工特征后选择合理的微细铣削刀具材料及涂层类型,有一定的指导意义。

底刃钝圆半径对微细铣削加工的影响研究

在微细铣削过程中,刀具大多数为径向进给,侧刃为主要切削刃,针对侧刃进行的研究较多,但是缺少对底刃的研究,因此本文对仅有底刃参与切削的情况进行了仿真与试验研究。通过对仿真中切屑形貌与试验中表面粗糙度的分析,分别确定了仿真与切削试验的最小未变形切屑厚度值。仿真与切削试验结果表明,最小未变形切屑厚度的仿真值与试验值没有明显差异,最小未变形切屑厚度为0.61~0.70倍的铣刀钝圆半径。根据仿真结果,发现切屑的形成受切削速度的影响。本研究可以用于指导微细铣削加工中对于不同刀具钝圆半径及工件材料加工参数的选择和量化,对于减少刀具磨损,提高微小工件加工质量,有较为重要的指导意义。

微细切削中侧刃的切削影响研究

尺度效应是微切削工艺中的一种特殊现象,通常用最小未变形切屑厚度来判定尺度效应发生的临界点。为了更好地理解微细铣削的切削机理,对铣刀钝圆半径与尺度效应之间的关系进行深入研究是有必要的。由于在铣削加工过程中,刀具大多数为径向进给,侧刃为主要切削刃,因此这里对仅有侧刃参与切削的情况进行了仿真与试验研究。通过对仿真中切屑形貌与试验中表面粗糙度的分析,分别确定了仿真与试验的最小未变形切屑厚度值。仿真与试验结果表明,微细铣削的两种工艺方式对最小未变形切屑厚度的影响有限,最小未变形切屑厚度为(0.28~0.40)倍的铣刀钝圆半径。同时,工件的材料属性对刀具侧刃的最小未变形切屑厚度有一定的影响。本研究可以用于指导微细铣削加工中对于不同刀具钝圆半径及工件材料加工参数的选择和量化,提高工件加工质量具有重要参考价值。

单颗立方氮化硼磨粒磨削GH4169合金的仿真研究

根据单颗磨粒的切削特点,应用Deform 3D软件对单颗立方氮化硼磨粒磨削加工GH4169合金进行仿真,研究磨削过程中磨削深度和进给量对磨削温度、磨削力、磨削残余应力的影响。仿真研究表明,磨削深度对磨削结果的变化起主导作用,在所选用的磨削参数下,磨削温度介于350~650℃之间,进给方向磨削力最大为26 N,残余应力影响层深度可达60μm。研究结果为立方氮化硼砂轮高效磨削GH4169合金时磨削参数的选择提供了参考。