针对精密车削微元进给的断屑方法研究

自动化设备车削加工过程中,切屑状态是影响其连续加工最重要的因素。当切屑连续不易断屑时,往往会缠绕在工件上,对其表面造成划伤且对下一道工序的装夹造成影响,导致废品率升高和效率降低。通过与啄钻工艺进行类比,提出了在车削过程中等距加入反向进给使切屑折断的微元进给断屑方法。从断屑效果、刀具磨损、表面形貌三个方面评价了该工艺的优缺点。结果表明:采用新方法的断屑效果和表面质量均优于传统工艺,且采用切削油润滑时刀具寿命表现最佳。

硬态切削用刀具技术最新进展

作为具有广泛应用前景的加工工艺,硬态切削以其加工柔性、经济性和环保性等优点,在汽车、模具等行业被广泛应用。该工艺成功实施的关键因素是刀具的合理选择及其性能的发挥。该技术近年来发展迅速,诸多人员和机构对硬态切削工艺所用的刀具进行了深入的研究,有效地推动了该工艺的应用。本文综述了近年来针对硬态切削工艺用刀具的刃型结构、材料选择、刀具涂层等方面的研究成果,并分析了目前被广泛采用的典型刀具型号及其性能,从而为硬态切削工艺用刀具的选用及设计提供指导作用。

基于瞬时铣削力系数法的拼接模具铣削稳定性研究

在拼接模具铣削过程中,由于拼接过缝处硬度差的影响致使铣削力发生突变并加剧振动,进而降低工件表面质量和刀具的使用寿命。针对上述问题本文首先建立了拼接过缝区域的切屑厚度模型,分析了切屑厚度与铣削力系数的关系;然后运用基于Runge-Kutta法的全离散法求解铣削动力学方程,由于瞬时铣削力系数随切削参数的变化而变化,故基于该方法可获得上限和下限的多条稳定性预测曲线,并利用最小包络法形成上、下限的带状区域作为最终的稳定边界;最后综合运用时域、频域分析来验证铣削稳定性预测曲线的准确性。提出的稳定性预测模型可以为大型汽车覆盖件铣削加工过程提供理论参数依据,并解决铣削拼接处冲击载荷引起的振动问题。

考虑刀-屑变摩擦因数的铣削力预测

针对铣削过程中刀具磨损或破损导致切削力波动剧烈,进而使得铣削过程控制难的问题,需要建立考虑刀-屑间的摩擦特性进行切削力精确微元建模。由于常数表示摩擦因数无法全面地描述铣削过程中的摩擦特性,因此以硬质合金立铣刀铣削Cr;MoV淬硬钢过程为研究对象,根据前刀面温度分布和刀-屑间相对滑移速度建立摩擦因数的经验模型。在考虑材料硬度和刀具后刀面磨损的基础上建立第1剪切区、第2剪切区和第3剪切区受力预测模型,并通过离散微元法建立整体铣削力预测模型。仿真结果与铣削实验测得的结果有很好的一致性,验证了所建立模型具有较高的预测精度,进一步证明了随着后刀面磨损宽度的增加,铣削力随之增大。该结果为Cr;MoV淬硬钢铣削加工加工参数优化提供了理论支持。

考虑接触应力和温度的刀-屑摩擦因数建模

刀具-切屑接触摩擦特性对切削过程中的力、温度及刀具磨损等均会产生较大的影响。针对此,建立刀-屑接触摩擦因数与接触面正应力和相对温度之间的经验模型。采用HT-1000多功能球-盘摩擦磨损试验机,进行硬质合金球(模拟刀具)和Ti6Al4V(模拟工件)的摩擦试验,通过试验数据建立并验证了考虑接触应力和切削温度的摩擦因数模型。以此为基础,基于斜角切削理论构建变摩擦因数的立铣刀铣削力模型。通过与钛合金铣削实验测的铣削力值进行对比验证,得出所建立的变摩擦因数的铣削力模型的准确性。

基于解析方法的TANH材料本构模型研究

TANH材料本构模型在Johnson-Cook(J-C)材料本构模型基础上考虑了应变软化,可以进一步揭示切削过程中大变形高应变速率下材料的本质属性。为了验证TANH材料本构模型修正系数优化方法的精度,针对典型难加工材料Ti6Al4V的车削过程,在考虑热力耦合效应的基础上建立了基于TANH材料本构模型的正交切削力预测模型,切削力试验结果与预测结果吻合良好。同时,揭示了TANH材料本构模型修正系数与切削力之间的联系。基于TANH材料本构模型所建立的切削力预测模型输入参数仅包括切削用量、刀具几何参数和材料物理参数。提出了一种TANH材料本构模型修正系数选择区间的优化方法,并分析了切削力受TANH材料本构模型修正系数变化的敏感度,然后对修正系数进行了优化,在保证精度的前提下提高了切削力仿真效率。修正系数优化后的TANH材料本构模型明显捕捉到了应变硬化率对应变速率的依赖特性。研究结果为TANH本构模型深入研究及应用提供了理论基础。