TC4表面精整车削三维仿真与验证

为了分析无心车床精整车削钛合金线材过程中切削速度、进给速度、切削深度对切屑形貌、切削力和残余应力的影响,使用仿真模拟软件ABAQUS建立基于无心车床的三维有限元精整车削模型,并且通过试验设计与仿真结果进行对比分析。车削钛合金的过程中,高转速会形成较短的C形屑,有利于切屑的分离与断裂。由于主轴转速的增加,工件与刀具之间摩擦力降低,切削力随着主轴转速的增加而减小。由于进给速度增加,每转进给量随之增加,工件去除量增加,随着进给速度的增加切削力也随之增加。由于切削深度增加,切削去除量不断增加,因此切削力随切削深度的增大而增大。车削钛合金的过程中需要提高转速来降低切削力,有利于切削过程。同时进给速度较小时,易于生成C形屑,有利于车削过程。     

Ti6Al4V钛合金超声振动车削加工效果的有限元仿真分析

将超声振动引入Ti6Al4V钛合金的普通车削加工,结合有限元仿真技术探究超声振动对Ti6Al4V钛合金车削加工效果的影响。建立超声振动车削和普通车削的有限元分析模型并进行模拟仿真,对比分析切削速度对等效应变、切屑形态和切削力的影响规律。研究发现：当切削速度变化时,超声振动车削和普通车削过程中的等效应变都呈带状分布,且超声振动车削过程中的最大等效应变值更大;切屑均呈锯齿形,超声振动车削生成的切屑锯齿平均厚度比普通车削更小,形状和大小更均匀,加工过程也更平稳;超声振动车削的平均主切削力始终小于普通车削,由于轴向超声振动的影响,仅在切削速度小于367mm/s时,超声振动的车削平均进给抗力小于普通车削。     

切削用量对PCBN刀具车削钛合金的切削性能影响

为了研究不同的切削用量对PCBN刀具干式车削钛合金的影响。利用有限元仿真软件,模拟PCBN刀具干式车削钛合金实验,结果表明:随着背吃刀量和进给量的增加切削力在增大,其中背吃刀量对切削力的影响程度最大;切削速度对切削温度的影响程度最大。     

金属陶瓷刀具高速切削钛合金试验研究

采用自主研发的Ti(C,N)基金属陶瓷刀具对TC4钛合金(Ti6Al4V)进行了高速车削试验。从切削力、工件已加工表面质量和刀具寿命等方面分析了Ti(C,N)基金属陶瓷刀具加工TC4钛合金的切削性能。通过扫描电子显微镜(SEM)观察和能量分散光谱(EDS)扫描分析,研究了不同几何形状的Ti(C,N)基金属陶瓷刀片高速车削TC4钛合金的失效形态及失效机理。     

拟间歇振动辅助偏摆车削钛合金的切削力与切屑形成研究

钛合金近年来被广泛应用在航空航天、医疗器械和军事工业等领域中,然而钛合金所固有的低导热系数、低弹性模量和高化学反应性使其可加工性能较差。为深入了解拟间歇振动辅助偏摆车削钛合金的切削机理,建立了拟间歇振动辅助偏摆车削和普通切削加工钛合金的三维仿真模型,分析在不同切削速度(30mm/s, 40mm/s, 50mm/s)下钛合金加工的切削力与切屑形态。从试验结果可以看出：拟间歇振动辅助偏摆车削钛合金的切削力与切屑形成和刀具摆动有关,切削力存在摩擦力逆转和进给力逆转现象,有利于切屑排出,但随着切削速度的增加而逐渐减弱;拟间歇振动辅助偏摆车削钛合金的切屑形态为波浪形,切屑形成复印了刀具摆动的轨迹,切屑的波浪形随着切削速度的增加而逐渐衰退。本研究可以为难加工材料拟间歇振动辅助偏摆车削技术的完善提供理论指导。     

航空钛合金车削加工工艺试验研究

对α+β钛合金TC11进行车削工艺研究,采用无涂层、PVD Ti Al N涂层、金刚石涂层三种刀片在干式加工和MQL冷却状态下进行车削试验。研究不同刀具、冷却方式和加工参数对车削TC11钛合金切削力、切削温度、加工表面质量、刀具寿命和刀具磨损方式等影响规律。通过相关试验数据得出相关切削参数,为优选加工刀具提供参考。     

基于刀具磨损和切屑形成对切削Ti6Al4V的切削力特性研究

为了研究钛合金Ti6Al4V切削过程中的切削力特性,采用硬质合金涂层和无涂层刀具进行了外圆干车削试验,提取切削力信号,通过研究切削力的静动态特性,揭示了切削力与切削速度、刀具材料、刀具磨损以及切屑形成的关系.结果表明:钛合金切削过程中,切削力的静态分量中径向力Fp最大,直接导致刀具后刀面磨损;随着切削速度的变化,切削力的变化是由刀具磨损、材料本身的特性等多方面因素综合作用的结果,切削力动态分量分形维数可用于刀具状态监控;锯齿形切屑的产生与切削力的高频变化有直接的关系,锯齿生成频率可以作为切削力动态分量频率的一个表征,选取适当的切削参数可以降低由于锯齿屑产生引起的切削力振动.     

液氮低温切削钛合金实验研究

针对钛合金难加工特点,将液氮作为冷却介质直接喷向切削区进行钛合金TC4低温车削加工,测量其切削力、表面粗糙度和刀具磨损,并与干切削在相同实验条件下对比,分析低温切削对钛合金的影响。实验结果表明:低温切削钛合金,主切削力有所增大,但进给方向力减小,刀具磨损状况与表面质量得到改善,断屑相对容易。     

硬质合金刀具车削钛合金时切削力分形特征研究

分别采用硬质合金涂层和非涂层刀具对钛合金Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si(TC11)进行了干车削试验,通过试验中所测实验数据计算了切削力的关联维数,对切削过程中切削力的分形特征进行了研究。结果表明:切削钛合金时,切削力分维数随着刀具磨损状态的改变呈现高—低—高的变化规律;表面粗糙度和切削力分维数随切削时间的延续具有相同的变化趋势。     

基于DEFORM 3D的钛合金高速车削有限元仿真

应用DEFORM 3D软件对钛合金高速车削进行仿真研究,分析了不同切削参数下切削力和切削温度的规律,研究发现背吃刀量和进给量对主切削力的影响较大,切削力与主切削力变化基本一致,切削速度对主切削力的影响不明显,但后者对切削温度具有显著影响;研究了工件和刀具温度场的变化规律以及工件所受应力和刀具的磨损情况,发现最高温度出现在切削刃邻近2mm区域内,且温度最高处刀具磨损程度最大,工件最大应力在第一变形区和工件接触区邻近。     

渗氢温度为650℃时氢含量对钛合金切削加工性影响的试验研究

通过对不同氢含量钛合金试件进行车削试验,测量切削力、加工后的表面粗糙度以及观察切屑形貌,研究氢含量对钛合金切削加工性的影响。试验结果表明:在一定的氢含量范围内,随氢含量增加,钛合金的切削加工性提高,并有一个拐点峰值,超过该含氢值,随氢含量增加,钛合金切削加工性变差。     

基于Kriging插值和遗传算法钛合金车削加工参数优化

钛合金较差的切削加工性不利于保证好的表面完整性,影响钛合金零件的使用性能。基于田口方法建立钛合金车削试验模型,考察切削用量对表面粗糙度、刀具寿命、切削力和材料去除率的影响规律,以材料去除率为目标函数,以表面粗糙度、刀具寿命和切削力为约束函数,基于Krig-ing插值的响应曲面法和遗传算法构建了钛合金车削参数优化模型。研究结果表明:钛合金车削过程参数最优的水平组合为v3f1ap1r1E3,优化结果与初始试验相比,表面粗糙度、刀具寿命、切削力和材料去除率分别改善了75.86%、65.16%、36.41%和557.91%。     

TC4钛合金电塑性车削表面质量试验研究

为提高TC4钛合金车削工件表面质量,提出基于电塑性效应的新型辅助加工方法。通过对比普通车削(CT)与电塑性车削(ET)两种不同加工方法下的切削力和表面粗糙度,验证了电塑性车削的优越性,获得了脉冲电流参数对工件表面粗糙度和切削力的影响规律。与普通车削相比,电塑性辅助车削加工的工件表面质量得到明显改善且切削力显著降低。为了获得较高的表面质量及较小的切削力,钛合金电塑性切削宜选用较高的放电电压及较低的放电频率。     

刀具角度对TC4钛合金切削力的影响

基于Deform建立了硬质合金刀具切削TC4钛合金时的仿真模型,通过切削试验对仿真模型的主切削力进行了验证,并利用该模型对刀具角度与切削力之间的关系进行了研究。研究结果表明:仿真所得到的主切削力与试验测得主切削力相差小于10%,仿真模型可靠性较高,可用于TC4钛合金切削力的研究。通过仿真研究得到,在一定范围内,随着刀具前角的增大,主切削力和进给力明显减小;刀具后角的增大对主切削力影响不明显,但对进给力的影响比较明显。     

断屑槽几何参数对切削Ti6Al4V性能及能量损耗的影响

为探究断屑槽几何参数影响车削Ti6Al4V钛合金的能量损耗问题,基于ABAQUS仿真软件建立PCD断屑槽刀具车削Ti6Al4V钛合金的仿真模型,采用单因素法探究梯形断屑槽参数(前角α、棱带宽b_r及反屑角θ)对切削力以及刀尖温度的影响。建立多指标正交试验,采用极差分析法探究各因素对性能和能量损耗的影响程度。分析试验结果表明：当α=15°,b_r=0.07mm,θ=25°时的切削性能最佳,能量损耗最低。     

TC18钛合金车削加工的切削力和表面粗糙度

采用正交试验法对TC18钛合金进行了车削试验,使用直观分析法、经验模型分析法和极差分析法研究了主轴转速、进给深度和切削深度对切削力和表面粗糙度的影响。结果表明:和进给深度、主轴转速相比,切削深度对切削力的影响最大,随着切削深度的增加切削力不断增大;进给深度对表面粗糙度的影响最大,切削深度的影响次之,主轴转速的影响最小;在切削力和表面粗糙度的指数经验模型中,拟合程度较高的为主切削力(Fz)的参数模型,且显著程度相对较高。     

基于DEFORM的整体CBN刀具切削钛合金的有限元分析

利用DEFORM-3D有限元软件对整体CBN刀具车削钛合金进行了三维仿真,采用单因素试验法模拟分析CBN刀具车削钛合金时切削速度、背吃刀量和进给量对切削力和切削温度的影响。仿真结果表明:对切削力影响最大的是背吃刀量,其次是进给量,切削速度的影响最弱。切削温度方面,切削速度对其影响最大,背吃刀量最小。     

基于MATLAB车削TC11的实验研究

文中对车削TC11的实验研究提出了一个新的方法.通过MATLAB的编程优化车削实验结果,总结出钛合金切削力的经验公式,建立了一个研究钛台金切削实验参数的平台,对钛合金车削实验的研究有着指导意义.     

氢对Ti600合金切削加工性能影响的试验研究

通过对不同氢含量Ti600合金试件进行车削试验,测量切削力和加工后表面粗糙度并观察切屑形貌,研究了氢对Ti600合金切削加工性的影响。试验结果表明:随氢含量增加,Ti600合金的切削加工性提高,并且有一个最佳氢含量范围;超过该氢含量范围,随氢含量增加,Ti600合金切削加工性变差。     

基于Deform 3D的42CrMo钢切削力有限元仿真

应用Deform 3D软件时高强度合金结构钢42CrMo进行车削加工仿真,结合仿真结果分析了不同切削用量对切削力的影响规律。通过将仿真车削过程中主切削力的平均值与应用切削力经验公式计算的主切削力数值进行对比,进一步验证仿真结果的可靠性,为42CrMo切削过程研究和切削参数选择提供理论参考。