三维断屑槽的断屑原理与设计

一、前言 在切削加工中,切屑的控制是一个极为重要的问题,直接影响切削加工的效率和质量。带状切屑不仅会损伤工件的已加工表面、打坏刀具、降低生产率和危及操作者安全,而且会造成停机误工。因此,断屑是急待解决的问题。由于断屑问题涉及工件材料、机床、刀具和切削用量等综合因素,虽有许多断屑方法,但适应20CrMnTi材料良好断屑的较佳方法,还是在刀具上采用三维断屑槽。     

不锈钢车削刀片槽型断屑仿真研究

在DEFORM-3D平台上仿真研究了刀片槽型的前角、反屑角和棱带宽度等几何参数对刀具切屑形态的影响规律,适当增大切深和进给量有利于槽型断屑,采用较小的棱带宽度和较大的反屑角以及前角能够提高断屑效果。通过切削奥氏体不锈钢(1Cr18Ni9Ti)的试验验证了有限元仿真模型的有效性。     

复杂三维槽型刀片断屑过程有限元分析

利用断屑槽断屑是进行切屑控制的最经济的方法和主要手段.以前用试错法获取断屑槽尺寸的经验值,这种方法费时费力,成本较高.利用有限元方法来确定断屑槽最佳尺寸,减少试验次数,可缩短开发时间,减少成本.文中利用Deform-3D模拟断屑过程,确定最佳尺寸,并用试验方法验证了有限元方法分析的有效性.     

一种适于数控车削的断屑槽型的设计与实验

根据数控车削对断屑效果及切屑形态的特殊要求，从切屑材料的本构出发，在产生连续带状切屑的条件下，由所建立的新的切屑折断准则，设计了一种卷屑槽型，使切屑经第二次变形而折断，取得了良好的断屑效果。     

刀具断屑槽参数对断屑影响的分析

断屑是机械加工中保证加工质量的关键一环,利用刀具断屑槽进行合理断屑是断屑过程中非常有效的一种手段。文中对断屑槽各参数对断屑的影响进行了细致的理论分析,为设计合理有效的断屑槽提供良好的理论依据。     

断屑槽槽型在控屑过程中对刀具振动的影响

通过ABAQUS有限元软件分别对梯形、直线圆弧型和梯形双槽结构断屑槽刀具切削Ti6Al4V钛合金材料进行三维切削仿真,并分析其切削力的波动,得到断屑槽槽型在控制切屑卷曲过程中对刀具在主运动方向、进给方向和切削深度方向振动的影响。经过仿真发现,梯形、直线圆弧型和梯形双槽结构断屑槽在控制切屑卷曲的过程中对刀具振动的影响各不相同。三种槽型结构中,梯形断屑槽刀具的振动最弱,直线圆弧型断屑槽刀具的振动最强。     

两种车削断屑装置

这里介绍的两种断屑装置是通过周期性改变切屑的出屑阻力,将切屑断成一定长度的小段。图1是在车刀的刀柄上安装一个用弹性元件连接的活动挡块来改变出屑阻力。其断屑过程是:在切削时,滚轮(用橡胶或聚氨酯制成)与工件相接触,工件带动滚轮转动,与滚轮固定在一起的凸轮就会周期性的触碰弹性元件,从而使挡块产生周期     

车削加工振动断屑法

我厂某零件如图1所示。由于零件内形为圆弧曲面,精度高,所以采用数控车床加工。零件用材料为φ80mm的1010尼龙棒,材料的塑性大、熔点低。在零件内形加工时,需控制SR318.75mm、10mm,120mm、146mm等要求。由于加     

聚晶金刚石刀具的断屑槽尺寸参数设计

为解决聚晶金刚石(PCD)刀具在铝合金材料切削过程中的切屑缠绕问题,在PCD刀具的前刀面上设计了断屑槽.通过对切屑受力过程和断屑槽断屑机理的分析、切削几何关系的推导和有限元切削仿真实验,提取了5个PCD刀具断屑槽参数,即棱带宽度、倾角、反屑角、槽宽和反屑面转角.建立了PCD刀具断屑槽棱带宽度和反屑角的计算公式;改进了槽...     

断屑槽槽背几何形状对车削钛合金的影响研究

为研究断屑槽槽背的几何形状对车削加工的影响,选用硬质合金和钛合金为研究对象,基于ABAQUS有限元软件建立三维切削仿真模型,通过单因素实验法研究了三种不同断屑槽槽背对切削力、切削热和切屑卷曲程度等的影响.结果表明:在实验参数的范围内,柱面型槽背刀具较单斜面型、斜面和柱面组合型槽背刀具的切削性能更好;柱面型槽背刀具切削所...     

基于FEM的三维切削力预报研究

采用大型有限元分析软件Deform3D建立了三维切削的切削力预报模型并对车削的切削力进行了预报。为了验证预报结果的准确性,进行了车削的测力实验,并将预报的结果、理论公式和传统的经验公式在相同切削条件下的计算结果与实验结果进行了对比分析。其结果表明采用有限元方法进行三维切削力的预报是可行的。     

基于Deform 3D的高速车削加工仿真研究

基于有限元分析软件Deform 3D对高速车削加工进行仿真研究,通过实例分析了车削过程中切屑的形成过程,切削力大小、切削温度及应力应变的分布情况。该仿真结果对车削工艺效果的预测和优化具有现实的指导意义。     

基于DEFORM-3D的高速车削加工仿真

DEFORM-3D是应用有限元方法(FEM)分析三维复杂加工过程的模拟工具,它不仅鲁棒性好,而且易于使用.借助于该模拟分析环境,能够对切削过程中刀具几何参数、切削条件以及加工过程中的其他因素产生的影响进行研究.应用DEFORM自带的切削仿真模型,模拟高速车削加工中工件及刀具的温度分布、切屑流动、应力、应变和切削力等.模拟结果对减少产品试验、降低开发成本、缩短开发新产品及新工艺的时间等方面都具有重大意义.DEFORM-3D对于研究刀具几何模型、切屑形成以及切削参数控制的刀具制造者和使用者来说,是一个较理想的工具.     

Tool wear and chip analysis after the hard turning of AISI D6 steel assisted by LN2

Abstract

Sustainability is a concept which is widely considered nowadays, including in factories where machining operations are present. The search for methods able to improve the performance of industrial processes without damaging the environment or the worker’s health has been the main goal of several investigations. In this context, cryogenic machining is a technique that has been studied as an alternative to the use of mineral oil-based cutting fluids, mainly in the machining of titanium and nickel alloys. Investigations on the cryogenic machining of hard tool steels are still scarce in the literature. This article presents results from a series of turning trials under dry and cryogenic conditions using a hardened AISI D6 tool steel bar (57 HRC) as the workpiece. For the cryogenic machining tests, liquid nitrogen was delivered to the flank face, rake face and on both faces of PCBN inserts. The main cutting parameters (cutting speed, feed rate, and depth of cut) were kept constant during the trials. Tool wear and chip morphology were the output variables studied. The results show that the liquid nitrogen was able to reduce the cutting tool wear, providing a tool lifetime around 50% longer compared with the dry process. Moreover, the frequency of chip segmentation was diminished under cryogenic conditions in comparison with the dry process.     

基于Deform 3D的高速超高速磨削温度的仿真研究

采用有限元分析软件Deform 3D建立了适合高速磨削仿真的Johnson-Cook材料本构模型,构建了反映金属磨削过程高温、大应变及高应变率状态的切削模型,模拟了40Cr钢磨削加工过程,对磨削弧区温度场、热流以及温度变化的仿真结果进行了分析,验证了有限元模型的合理性,为实现对工艺参数的优化选择奠定了理论基础。     

应用元胞自动机设计车刀片三维复杂槽形剖面

根据切屑上向卷曲的机理及其折断理论,推导出等效槽形宽度的计算式,计算出切削中碳钢的三维复杂槽形等效槽形的宽度。在此基础上建立了可转位车刀片三维复杂槽形典型剖面的槽形曲线元胞自动机模型,提出了元胞演化规则,实现槽形曲线的动态演化和槽形曲线的设计,为三维复杂槽形曲面的设计奠定了基础。     

基于Deform 3D的42CrMo钢车削加工仿真研究

42Cr Mo钢是一种应用广泛的高强度合金结构钢,为了研究42Cr Mo钢的车削过程,应用Deform 3D软件进行车削加工仿真,结合仿真结果分析了车削过程中切削力和切削温度的变化规律,为42Cr Mo钢实际车削加工切削力和切削热研究提供理论参考。     

2D FEM estimate of tool wear in turning operation

Finite element method (FEM) is a powerful tool to predict cutting process variables, which are difficult to obtain with experimental methods. In this paper, modelling techniques on continuous chip formation by using the commercial FEM code ABAQUS are discussed. A combination of three chip formation analysis steps including initial chip formation, chip growth and steady-state chip formation, is used to simulate the continuous chip formation process. Steady chip shape, cutting force, and heat flux at tool/chip and tool/work interface are obtained. Further, after introducing a heat transfer analysis, temperature distribution in the cutting insert at steady state is obtained. In this way, cutting process variables e.g. contact pressure (normal stress) at tool/chip and tool/work interface, relative sliding velocity and cutting temperature distribution at steady state are predicted. Many researches show that tool wear rate is dependent on these cutting process variables and their relationship is described by some wear rate models. Through implementing a Python-based tool wear estimate program, which launches chip formation analysis, reads predicted cutting process variables, calculates tool wear based on wear rate model and then updates tool geometry, tool wear progress in turning operation is estimated. In addition, the predicted crater wear and flank wear are verified with experimental results.     

淬火冷却过程三维反传热有限元分析中优化方法对计算效率的影响

研究了三维问题的温度场有限元模拟模型和组织场与相变潜热的计算方法,自主编写了三维有限元分析软件。在此基础上,以进退法确定初始搜索区间,分别采用黄金分割法、逐次二次插值法以及二者的混合法等优化方法确定换热系数的最优值,对淬火冷却过程三维反传热问题进行了研究和结果比较。计算结果显示,三种优化方法的结果与参考值均吻合良好,但对于解析性能较好的优化函数,黄金分割法计算效率最低,逐次二次插值法计算效率最高,混合法介于二者之间,略低于逐次二次插值法,但混合法对优化函数的适应性则好于逐次二次插值法,比较稳定。因此,在效率差别不大的情况下,应优先选用混合法。     

基于机器视觉的IC芯片三维引脚外观检测机的研制

介绍了集成电路芯片三维引脚外观检测机的系统组成与功能、运动控制系统与视觉检测系统的构成、图像处理方法以及系统软件的模块结构.该检测机由芯片自动输送线、视觉检测平台、吸臂和分选臂等组成,采用工控机及PLC控制技术,实现芯片上料、输送、外观检测、分选补给和卸料等功能的全自动化.该检测机可检测芯片引脚在空间的11个尺寸参数,具有检测精度高、产品更换快速和操作方便等优点,适用于QFP集成电路芯片三维引脚外观的自动检测,可显著提高生产效率及产品质量.