绝热剪切型锯齿形切屑第一变形区变形和温度的计算

根据对具有绝热剪切带的锯齿形切屑形成过程的分析 ,提出一种基于切屑显微测量的计算方法。利用该方法研究了两种回火硬度的30CrNi3MoV高强度钢在正交切削过程中形成的锯齿形切屑内第一变形区的变形和温度 ,并讨论了切削速度和回火硬度对它们的影响。

正交切削第一变形区温度分布的研究

提出基于不均匀体积移动热源的正交切削第一变形区温度分布的计算方法。以AISI4340钢为例,分析了切削速度、切削厚度和刀具前角对第一变形区温度分布的影响。结果表明:第一变形区温度分布很不均匀,从变形起始平面到变形终止平面,切削温度逐渐增加;在中间位置温度变化较大,靠近两侧处的温度变化则较小;第一变形区各平面的切削温度随着切削速度和切削厚度的增大而升高,随着刀具前角的增大而降低;刀具前角对第一变形区切削温度的影响最大,切削速度的影响次之,切削厚度的影响最小。

基于应变梯度的微切削第一变形区几何分析模型的研究

应用应变梯度塑性理论构建了微切削第一变形区的力学模型,在此力学模型的基础上提出了第一变形区几何尺寸的分析预测方法和影响因素,得出当材料的内禀长度l越小,即材料相对均匀时,第一变形区厚度赿小.当切削厚度增大时,第一变形区的长度增大.设计了正交切削实验来验证模型的有效性,实验结果表明随着进给量的增大,第一变形区厚度减小而第一变形区的长度反而增大.

第一切削变形区中SiC增强相的重定向研究

介绍了切削SiC非连续增强铝基复合材料时第一切削变形区的材料变形情况,推导了SiC增强相的转角公式,并用试验结果验证了SiC增强相的重定向现象。结果表明,第一切削变形区中的SiC增强相发生了重新定向运动,转向了铝基体的纤维化方向,转角大小会因SiC增强相在第一切削变形区中的具体位置和原位向的不同而存在差异。SiC增强相重定向后并不与剪切面重合,而是成一定角度。第一切削变形区的宽度与切削铝基体材料相比要大。

微切削中的切屑变形系数及切削变形研究

微细产品的需求增大使作为微细产品主要加工方式的微切削受到高度重视。研究微切削过程的变形程度可以预测和控制切削参数,设计高效刀具,提高产品质量。然而微切削过程中的变形剧烈,很难测量。切屑变形系数能够真实反映切削过程中变形且直观易测,研究基于微切削中的切屑变形系数,通过提出的微切削模型描述微切削变形情况;设计正交微车削试验获得微切屑变形系数和切削力,计算第一变形区的剪切角、应变、应力。结果表明正交微切削中的切削厚度(进给量)增大时,切屑变形系数增大;剪切角随进给量增大而增大,用微切削模型得到的剪切角比用宏观切削模型要小;第一变形区的总剪切应变随切削速度的增大而增大,随进给量的减小反而增大;微切削中剪切应力比正应力大,当进给量减小时,应力大致增大,表现出明显的尺度效应。试验证明用切屑变形系数描述微切削中的变形方法简便、有效。

单磨粒对硬脆性材料延性去除的建模分析

目的硬脆性材料在珩磨时的脆性去除会使得被加工件的表面质量达不到更高的应用要求,同时对磨具磨损严重,通过理论建模研究珩磨过程中单磨粒磨削参数与切屑第一变形区流动应力的关系,并得到实现延性去除的各参数阈值。方法针对304不锈钢,通过对单磨粒划擦的分析,数学推导得出在平面情况下切屑第一变形区流动应力与单磨粒刃圆半径、磨削深度以及半圆锥角的函数关系。结果在完全刃圆磨削和复合磨削阶段都会有实现材料延性去除的现象被发现,并得到完全刃圆磨削时,取刃圆半径r=1μm,在磨削深度h=0.07μm,流动应力取得极大值σ=227.7 MPa。复合磨削时,取半圆锥角θ=30°,r〈1.5μm时,r的延性去除阈值为0.3-1μm。当取h=0.6μm,θ和r同样存在实现材料延性去除的阈值,分别为45°-75°和0.5μm左右。结论单磨粒刃圆半径、磨削深度和半圆锥角使材料实现延性去除的阈值范围在理论上被确定,为硬脆性材料的延性去除理论的进一步研究提供参考。同时适当减小磨粒刃圆半径,取45°-75°范围内的磨粒半圆锥角,使磨削深度增大,并实现材料的延性去除,可以提高材料的表面质量和磨削效率。