关于切削温度理论计算公式的探讨

本文综合应用金属切削变形、材料塑性变形等理论和热传导及能量转换原理，分别推导出了剪切温度、摩擦温度以及切削温度的理论计算公式。此公式可方便地有效的、正确地分析影响切削温度的因素及其规律，对分析和解决切削过程中出现的现象和问题具有一定的指导意义。     

基于Python语言金属切削仿真平台开发

在ABAQUS软件环境下,采用Python语言对金属切削过程进行二次开发,建立了金属切削仿真平台,实现了金属切削加工过程快速建模和仿真结果的自动化输出。基于所建仿真平台,进行正交切削仿真,将仿真结果与切削试验数据对比,验证了切削仿真模型.建立了变硬度材料切削仿真模型,并分析了变硬度材料的切削加工规律,探究了斜角切削时刀具前角和刃倾角对切削力的影响规律。本文研究将为切削加工机理分析和切削参数优化提供良好和高效的分析平台。     

日本进口K360和国产HQ110B耐磨高强钢的切削加工试验研究

本文对日本进口ＳＵＭＩＨＡＲＤ－Ｋ３６０和国产ＨＱ１１０Ｂ两种耐磨高强钢的刨，铣，钻切削加工进行了研究。为这两种材料在国内首次应用。提供了有关金属切削加工方面的科学依据和必要的指导性技术数据。     

基于分子动力学的磨粒微切削单晶铁数值分析

为探讨磨粒流加工过程中工件材料去除机制,采用分子动力学方法模拟碳化硅颗粒微切削单晶铁的加工过程,研究磨粒微切削单晶铁过程中影响切削力变化的微观作用机制及切削力产生持续波动的原因,揭示磨粒微切削作用下工件材料发生物理变化的内在原因及磨粒对工件的做功规律。通过原子位移分析可知,磨粒微切削过程中材料的塑性变形主要是由晶格内滑移面上产生滑移区域从而形成位错,原子在切削力作用下沿位错线发生运动所导致,同时,探讨了原子的堆积现象及切屑形成机制。通过多面体模板匹配方法对微切削过程中工件原子排布情况进行了分析,探讨了工件材料内晶格结构的变化情况。本文研究可为磨粒流精密加工单晶铁工件材料提供理论基础和技术支持。     

从金属切削探讨规则剪切的机理

从金属切削过程入手，在改变切削参数的情况下，将金属切削模型演化成剪切模型，提出理想规则剪切模型与规则剪切的预荷方式，得出棒料规则剪切的本质。     

异类金属切削焊的探索

对异类金属切削焊进行了初步探索，实验结果表明，增加切削焊接面的压力及切削焊接速度均能提高焊接面的抗拉强度；基对切削焊过程进行阻止氧化措施保护，则可大大提高焊接强度，研究表明，采用切削焊妆异类金属是可行的。     

纳米切削单晶铜的准连续介质法模拟

采用准连续介质多尺度方法模拟了单晶铜的纳米切削过程。分别采用原子位置图和应力分布图对纳米切削过程中局部变形进行描述,得出了模型的切削力-切削距离的响应曲线。从微观角度分析了单晶铜纳米切削过程中材料变形、材料去除机理及内部损伤情况。根据模拟结果,对切削过程中位错形核、演化过程、湮灭消失、切屑及加工表面的形成过程进行了深入的分析。从位错演化的角度解释了切削力与应变能曲线的峰谷变化。提出了纳米切削过程中材料受到刀具的挤压作用而导致位错形核。得出了在纳米切削过程中塑性材料的去除是基于位错运动演化的结论。     

奥氏体不锈钢车削工艺的研究

不锈钢材料在金属切削加工中属于难加工材料，而奥氏不锈钢类材料又是难中之难，无论其切削工艺、加工成本及加工质量都为当前机械加工的难题。通过不断探索寻找、确定最佳刀具几何角度、材料、切削液等工艺，采用试验分析方法，确定奥氏体不锈钢车削工艺的方法，具有时间短、准确可靠、针对性强的特点。通过分析对比，取得了合理的工艺参数。实验结果表明，能较好地解决奥氏体不锈钢车削加工过程中存在的切削力大、切削温度高、刀具耐用度低及生产效率低的问题，工件质量显著提高，基本解决了奥氏体不锈钢切削难的问题。     

金属切削方程的物理推导

利用金属位错理论推导出切削应变率、切削力、切削热变化率以及新的切削方程式,其结论与金属切削实验结果有良好的一致性.     

振动切削机理研究及应用

切削过程中的振动对工件的加工质量、刀具耐用度有较大的影响，对精密切削加工尤为突出，振动切削作为一门新技术，可弥补普通切削的某些不足，利用另外设置的振动源，将高频且有规律的振动作用到金属切削加工的工艺系统上，使使于相对不振的状态，从而可以提高工件的加工精度，改善已加工表面质量，实现精密切削。     

A Microplasticity Analysis of Cutting Force Variation in Ultraprecision Machining

ＡＭｉｃｒｏｐｌａｓｔｉｃｉｔｙＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＣｕｔｔｉｎｇＦｏｒｃｅＶａｒｉａｔｉｏｎｉｎＵｌｔｒａｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　ＭａｃｈｉｎｉｎｇＺＨＯＵＭｉｎｇ；ＹＵＡＮＺｈｅｊｕｎ；ＤＯＮＧＷａｎｆｕ（周明），（袁哲俊），（董万福）（Ｄｅｐｔ．ｏ...     

多刀具纳米切削铜过程研究

运用分子动力学模拟技术建立多刀具纳米切削铜模型,工件原子间相互作用力采用eam势计算,工件与刀具原子间相互作用力采用morse势计算,刀具原子间相互作用力采用tersoff势计算.通过分析切削过程中瞬间原子图像、切削力、能量、温度,发现多刀具纳米切削过程并不等同于单把刀具多次走刀,刀具之间相互干涉会影响切削力的变化.结果显示多刀具与单把刀具切削比较,切削力在一定程度内会变小,工件的温度相对较高,最终会影响切削效果.     

光学晶体材料的弹性各向异性对金刚石车削剪角的影响

单晶脆性光学晶体材料是各向异性材料,在进行切削加工时剪切角将随加工方位的变化而发生改变.本文系统研究了材料的弹性各向异性对剪切角的影响,并在理论上计算出了剪切角随加工晶面、加工方位的波动规律.     

模具钢Cr12MoV精密硬态切削过程刀具磨损

模具钢Cr12Mo V硬态切削过程中,工件材料的高硬度导致了刀具在切削过程中受到剧烈的热力耦合作用,刀具的磨损机制也明显不同于常规的切削过程.本研究以PCBN刀具精密硬态切削模具钢Cr12Mo V过程为对象,分析了刀具前刀面和后刀面的磨损规律,通过元素变化分析得到刀具不同位置的磨损机制;通过揭示不同切削速度和进给量下的刀具磨损规律为合理选择切削参数提供理论依据;研究揭示了切削合力和切削三分力受刀具磨损量的影响机制;通过建立磨损刀具的几何模型,采用有限元仿真软件Deform对不同刀具磨损量下的切削过程进行了仿真分析,得到了刀具磨损对切削温度场的影响机制.     

Molecular dynamics simulation of single crystal Nickel nanometric machining

Molecular dynamics simulation is carried out to study the nanometric machining of single crystal Nickel (Ni). Through an investigation of atomic displacement and the variation of cutting force, it is found that the latter is in accordance with the number variation of elastic displaced atoms in the workpiece. It is further found that the generation of complex stacking faults is the predominant cause of cutting force fluctuation, and the stacking faults with complex structures lead to work-hardening. The temperature of the cutting tool and workpiece is studied during the machining process. It is concluded that the selection of averaging steps has a significant influence on the system temperature distribution. Thus, the time-spatial averaging method, which has a high accuracy and consistency in temperature distribution, is proposed.     

Experimental investigation and numerical simulation on interfacial carbon diffusion of diamond tool and ferrous metals

We numerically simulated and experimentally studied the interfacial carbon diffusion between diamond tool and workpiece materials. A diffusion model with respect to carbon atoms of diamond tool penetrating into chips and machined surface was established. The numerical simulation results of the diffusion process reveal that the distribution laws of carbon atoms concentration have a close relationship with the diffusion distance, the diffusion time, and the original carbon concentration of the work material. In addition, diamond face cutting tests of die steels with different carbon content are conducted at different depth of cuts and feed rates to verify the previous simulation results. The micro-morphology of the chips is detected by scanning electron microscopy. Energy dispersive X-ray analysis was proposed to investigate the change in carbon content of the chips surface. The experimental results of this work are of benefit to a better understanding on the diffusion wear mechanism in single crystal diamond cutting of ferrous metals. Moreover, the experimental results show that the diffusion wear of diamond could be reduced markedly by applying ultrasonic vibration to the cutting tool compared with conventional turning.     

超声振动铣削运动学及其对切削力的影响

为了改善微细铣削的加工条件,研究了利用超声振动辅助微细铣削对切削力的影响.基于对刀具轨迹的运动学分析,讨论了利用超声振动辅助微细铣削时实现刀具-工件分离的必要参数条件,以2A12为实验工件材料,通过超声振子带动工件沿进给方向进行超声振动,并采用多组参数进行了铣槽实验.实验结果分析表明,采用合理的切削及振动参数配比,进给方向超声振动辅助微细铣削可改变刀具-工件的相对运动方式,实现分离型断续铣削,可获得近似脉冲状切削力并有效减小切削力的均值,选择合理的振幅可明显减小进给方向切削分力峰值.     

速度效应对淬硬钢最小切削厚度的影响

塑性材料加工中,存在一个最小切削厚度,当切削加工中实际有效切削厚度小于工件材料的最小切削厚度时,将造成刀具与工件无法正常切削,而主要以滑擦为主,此时加工精度很难保证,确定材料的最小切削厚度对提高工件的加工质量及精度具有重要意义.针对以上问题以淬硬钢Cr12Mo V材料为研究对象,提供了一种确定工件材料最小切削厚度的试验方法,并通过提供的试验方法,确定了淬硬钢Cr12Mo V(58 HRC)不同切削速度下的最小切削厚度值,试验结果表明:在所选的速度范围内,热软化效应对淬硬钢Cr12Mo V(58 HRC)成屑机制的影响大于应变率效应的影响,淬硬钢Cr12Mo V(58 HRC)最小切削厚度值的确定,为汽车覆盖件模具精加工余量的选取提供了理论依据.     

一种基于FTS车削的微切削力模型

机械加工中的切削力模型建立对于研究工件表面形貌成型,探究切削理论有着深远的意义。在微切削加工领域,伺服车削通常用来加工自由曲面,但是考虑到尺寸效应,传统宏观领域的切削力模型无法真实地描述切削过程。针对微切削加工领域,提出了一种切削力模型,模型充分考虑了最小未成型切屑厚度,刀具切削刃钝圆以及工件对后刀面回弹引起的摩擦力。由于切削深度不同,所对应的切削原理也不同,将切削过程分为多个区域建模。当刀具切入工件后,随着切屑厚度的减小,切屑在前刀面分别经历宏观剪切、大负前角切削以及耕梨过程,而同时工件未切下的部分在后刀面的进一步作用下形成已加工表面,对应上述过程,将分为4个区域建模。最后,基于自主设计的能够精确测量两个方向切削力的快刀伺服装置(DFT-FTS)设计实验。     

基于切削试验的切屑折断预报

通过切削试验,获得了刀具主要偏角,切削速度和工件材料牌号对切屑的极限进给量和极限背吃刀具的影响规范及其经验公式,并根据切屑折断面线建立了判断发屑是否折断知识库和切屑折断预报系统。