沥青混凝土铣削过程的离散元仿真

对沥青混凝土的切削过程采用离散元软件PFC2D进行动态仿真,对沥青混凝土内部的各作用力用接触粘结模型进行模拟,然后通过计算和分析建立试验参数、模型参数及模型微观参数之间的联系,再通过单轴压缩试验校正模型参数。在不同的切削前角γ0、铣削速度vc、进给速度vf和切削深度th的铣削条件下,采用单因素法和正交试验的方法对刀具的受力进行研究,由正交表分析模拟结果得到刀具前角γ0为+5°、切削速度vc为15 m/min、进给速度vf为1.32 m/min和铣削深度th为20 mm时为最优铣削条件,此时铣刀受到的铣削力相对较小。     

CVD氮化钛涂层刀具加工天然大理石的磨损特性

通过CVD氮化钛涂层刀具加工天然大理石的试验研究,对刀具的磨损特性以及不同加工参数与磨损面积的相关性进行分析。试验结果表明,CVD氮化钛涂层刀具加工天然大理石时主要磨损特性为切削刃的磨损区出现涂层的剥离、刃口区出现崩刃与机械犁沟等现象;切削深度、主轴转速与刀具磨损面积显著相关,其中主轴转速相关性较大;试验得到的刀具最优的参数组合为:主轴转速12 000 r/min、进给速度1 750 mm/min、切削深度1 mm。     

CVD氮化钛涂层刀具加工天然大理石的磨损研究

通过CVD氮化钛涂层刀具加工天然大理石的试验研究,对刀具的磨损特性以及不同加工参数与磨损面积的相关性进行分析。试验结果表明,CVD氮化钛涂层刀具加工天然大理石时主要磨损特性为切削刃的磨损区出现涂层的剥离、刃口区出现崩刃与机械犁沟等现象;切削深度、主轴转速与刀具磨损面积显著相关,其中主轴转速相关性较大;试验得到的刀具最优的参数组合为：主轴转速12 000 r/min、进给速度1 750 mm/min、切削深度1 mm。     

基于三维离散元法的沥青混凝土切削过程数值分析

采用试验机对沥青混凝土进行单轴压缩实验,测得沥青混凝土的弹性模量和抗压强度。以沥青混凝土的胶浆理论为基础结合颗粒流软件内置的本构模型建立PFC3D中三维的切削模型并进行虚拟实验校核模型参数。在不同的切削速度、切入角、切削深度和进给速度的切削条件下采用单因素和正交试验法研究刀具受到的切削力。从正交试验分析得出了一组切削力较小的最优刀具参数,此时切削速度v_c=5 m/s、切入角γ_0=45°、切削深度a_p=5 mm、进给速度v_f=1.32 m/min。     

基于DEFORM软件的刀具磨损对切削力与切削热的影响研究

基于DEFORM 2D/3D软件,通过硬质合金平头倒角立铣刀进行高速铣削AISI4340合金钢的仿真实验,在主轴转速1270r/min、进给速度104m/min、切削深度0.1mm的参数下,利用刀具的几何磨损模型和仿真模型模拟了不同刀具磨损类型对切削力与切削热的影响以及刀具二次磨损的主要位置。研究发现,刃口钝化对切削力的影响最大,其次为前后刀面磨损、后刀面磨损和前刀面磨损;后刀面磨损对切削热影响最大,其次为前后刀面磨损、刃口钝化和前刀面磨损。本研究促进了刀具的结构设计的发展和加工工艺的更优选择。     

基于Deform仿真平台的铣削加工切削深度和进给速度分析

为了进一步认识切削过程对温度的影响,应用Deform仿真平台,对切削参数对切削力和切削温度的影响展开仿真分析。先通过UG软件构建刀具,再将其导入ABAQUS内完成建模过程。仿真结果得到,铣削加工切削温度在刀面处获得最高的温度,此位置摩擦受热最大。在0.01～0.05mm的切削深度范围内工件形成的最高温度。随着进给速度逐渐增大,切削最高温度表现出先增加后减小的变化规律,最大值发生在进给速度20mm/min时。     

工艺参数对单晶锗微细切削温度的影响

通过DEFORM有限元仿真软件分析切削参数和刀具参数对单晶锗微细切削温度的影响情况,并采用单因素变量法进行有限元仿真分析。研究结果表明:主轴转速越大,最高切削温度越小;进给速度越大,切削温度越大;切削深度越大,最高切削温度越大;刀具前角增大,切削温度减小;刀具后角增大,切削温度无显著下降;刀尖圆弧半径增大,最高切削温度有所上升。选取主轴转速3000r/min、进给速度12mm/min、切削深度3μm以及刀尖圆弧半径为1mm,设置刀具前角为-10°和后角为20°,可有效降低单晶锗微细切削温度,从而提高单晶锗的加工精度。     

基于Deform的切削参数对微铣削加工切削温度的影响分析

为了进一步认识切削过程对温度的影响,应用Deform仿真平台,对切削参数对切削力和切削温度的影响展开仿真分析.通过UG软件构建刀具,将其导入ABAQUS内完成建模过程.仿真结果得到:微铣削加工切削温度在刀面处获得最高的温度,此位置摩擦受热最大.在0.01 ～ 0.05 mm的切削深度范围内工件形成最高温度,随着主轴转速逐渐增大,切削最高温度表现出单调增加的变化规律.随着进给速度逐渐增大,切削最高温度表现出先增加后减小的变化规律,最大值发生在进给速度为20 mm/min时.     

可加工氟金云母陶瓷车削中刀具磨损实验研究

通过氟金云母可加工陶瓷车削实验,研究了硬质合金刀具磨损。分析了主轴转速、进给量和切削深度对刀具磨损率的影响。结果表明,主轴转速n=500r/min是刀具磨损率的极小值点,进给速度f=0.07~0.12mm/r是陶瓷加工较好的进给范围,切削深度a_p=0.12mm是陶瓷加工时合适的切削深度;刀具磨损主要发生在刀尖和主后刀面上。车削可加工陶瓷时,在保证加工精度和效率的前提下,选择适当的切削参数,可降低刀具磨损率,延长刀具使用寿命。     

复合SiC刀具切削高锰钢的磨损机制

用复合SiC刀具对奥氏体高锰钢进行了半精加工研究，试验条件为：进给量f=0．3mm／r，切削深度ap=0．5mm，干切。通过测量刀具后刀面磨损宽度与切削时间和切削速度的关系，对前、后刀面的电镜及能谱分析，研究了复合SiC刀具的磨损机制。结果表明：最佳切削速度为53m／min，低、中速切削时主要是由(Fe，Mn)3C引起的机械磨损，高速切削时由γ相引起的扩散磨损，且随着切削时间的延长，磨损也逐步由机械磨损过渡到扩散磨损。     

铁基粉末冶金材料的高速干切削试验研究

用陶瓷刀具、涂层刀具和硬质合金刀具进行了铁基粉末冶金零件的干切削对比试验,研究了切削速度、切削深度以及进给速度与刀具耐用度和加工表面粗糙度的关系,分析了陶瓷刀具的磨损机理。结果表明所选用陶瓷刀具的切削性能明显优于涂层刀具和硬质合金刀具;陶瓷刀具前刀面主要磨损形式为月牙洼磨损与剥落,后刀面的主要磨损原因为磨粒磨损;认为陶瓷刀具更适合用于粉末冶金零件的切削加工。     

TC4钛合金车削工艺参数优化

基于正交试验和极差分析的方法,以工件表面粗糙度Ra值为评判指标,研究了TC4钛合金粗加工切削参数,并通过单因素实验法进一步优选了其精加工切削参数,同时对相同切削参数下涂层和无涂层硬质合金刀具的磨损情况进行了分析。研究表明:TC4钛合金粗加工最优切削参数为:V_c=60m/min、a_p=0.4mm、f=0.1mm/r;TC4钛合金精加工最优切削参数为:V_c=60m/min、a_p=0.2mm、f=0.1mm/r;由于UE6020涂层硬质合金刀具的涂层中含有Ti C,其与工件中的Ti元素亲和扩散,致使UE6020涂层刀具的耐用度低于US735刀具。     

氮硅涂层陶瓷刀具切削铸铁磨损机理研究

为研究氮硅涂层陶瓷刀具切削性能及磨损机理,采用物理气相沉积(PVD)工艺分别在氮化硅刀具表面沉积TiAlN和CrAlN涂层,利用切削灰铸铁HT200实验对刀具寿命和磨损机理进行了系统研究,探讨不同切削深度、进给率、切削速度下刀具的磨损情况.着重关注陶瓷涂层车削铸铁的最佳切削速度,分析了不同切削速度下刀具的切削性能.结果表明:TiAlN和CrAlN涂层刀具能有效提高刀具硬度,三种刀具切削灰铸铁的磨损机理无明显区别,磨损机制主要是磨粒磨损;随着切削速度的增大(Vc=250 m/min～450 m/min),氮化硅涂层陶瓷刀具的切削寿命均迅速减少,能够为氮化硅涂层陶瓷刀具的研发提供理论指导.     

基于正交试验的喷丝板微孔刀具结构参数对切削性能的影响分析

采用金属切削有限元仿真软件DEFORM-3D建立了喷丝板微孔刀具切削的有限元模型,并基于正交试验表的设计方法,设计了4水平3因素的正交试验表。以刀具切削过程中的轴向力和扭矩作为刀具切削性能影响参数的评价指标,根据正交试验的极差分析结果,确定了喷丝板微孔刀具切削性能评价指标诸因素的影响程度排序。通过对刀具不同结构参数的分析,得到了各结构参数对刀具切削性能影响的变化规律,可为进一步的喷丝板微孔刀具的优化设计提供参考。     

CNMG车刀槽型的优化

针对金属材料在切削加工时断屑不及时而影响加工效率、破坏工件已加工表面完整性、降低刀具的使用寿命等问题,基于槽型刀具备改善刀具切削性能的优势,以优化车刀三维复杂槽型为目的,分析断屑机理及槽型设计准则,基于数学模型对槽型进行优化设计,并以切削力及切削温度作为评价指标进行三维复杂槽型车刀切削高温合金的有限元切削仿真分析。仿真优化槽型后的车刀车削力及车削温度均小于未优化的槽型车刀,表明槽型优化有效改善了车刀的切削性能,证明槽型优化的可靠性及准确性。优化槽型后的切削参数优选为:v_c=25m/min,f_z=0.2mm/r,a_p=1.6mm。     

硬质合金涂层刀片磨损寿命的评估计算

使用CP425牌号硬质合金涂层刀具进行切削速度、进给速度和切削深度三因素三水平正交磨损试验。通过对磨损试验结果的分析,得出影响CP425牌号硬质合金涂层刀片磨损性能的重要次序。并利用泰勒公式和MATLAB软件,得出刀片磨损寿命的评估计算公式,有利于指导选择最优的切削参数。     

机器人自动加工叶轮焊口工艺试验

为了实现对半开式叶轮轮缘面盖盘焊接坡口的加工去除,开展了机器人自动加工坡口的实验研究。利用自行搭建的机器人自动加工系统,以圆柱形旋转锉刀作为加工工具,对轮缘面盖盘坡口进行加工,并建立材料去除模型。利用Matlab软件对材料去除率理论方程进行仿真,分析各切削参数对材料去除率的影响规律。通过单因素实验验证了理论分析的正确性,基于正交试验确立了最佳切削参数组合。结果表明,该系统可以完全替代人工操作实现自动化加工,加工质量稳定,效率高;在一定范围内,材料去除率与进给速度、刀具转速、径向切削深度和切削宽度成正比,且径向切削深度对其影响较大,切削宽度和进给速度的影响次之,刀具转速对其影响最小。     

大进给铣削沉淀硬化不锈钢刀具失效分析及切削参数优化

针对大进给硬质合金刀具铣削沉淀硬化不锈钢（05Cr17Ni4Cu4Nb）寿命短、效率低的问题,采用单因素法和正交试验法开展刀具磨损试验,并进行回归分析,得到了刀具寿命经验公式。利用有限元仿真方法获得了切削力、刀具切削刃温度和应力场分布情况,结合磨损测量结果及磨损形貌分析了刀具的失效机理。根据有限元仿真结果和刀具寿命经验公式,综合考虑切削效率和刀具磨损,运用等寿命-效率曲面响应法进行切削参数优化,得到了刀具的最佳切削参数及在该切削参数下刀具的寿命。     

CVD涂层刀具高速铣削天然大理石磨损特性研究

通过设计正交试验方案,在不同的切削参数下进行CVD涂层刀具高速铣削天然大理石磨损试验。采用网格法估算刀具磨损面积,并分析单一切削参数变化对刀具磨损面积的影响规律;用显微镜观测刀具磨损表面,并对CVD涂层刀具高速铣削天然大理石磨损特性分析。实验结果表明:CVD涂层刀具高速铣削天然大理石过程中,刀具的磨损面积随着切削速度的增加而减小,随着进给速度和切削深度的增加而增加;刀具的主要磨损形态有:机械犁沟与崩刃、涂层与基体剥离、积屑瘤。     

基于中频感应加热的热滚轧弧齿锥齿轮小轮工艺参数优化

基于有限元软件Deform-3D,建立弧齿锥齿轮小轮感应加热的电磁-热耦合数值模型,采用正交实验法对影响弧齿锥齿轮小轮"突耳"缺陷的初轧温度、摩擦因数、模具进给速度和轮坯转速关键工艺参数进行优化。选出最优工艺参数组合为:初轧温度950℃,摩擦因数0. 1,进给速度0. 2 mm/s,轮坯转速30 r/min。优化后,当滚轧成形过程进给3 mm时,突耳高度比例为20. 33%,对最优参数组合进行数值模拟验证,结果良好,为进一步的弧齿锥齿轮小轮滚轧成形实验开展提供了参考。