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切削加工过程数值模拟的研究进展 被引量:77
1
作者 方刚 曾攀 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2001年第3期394-404,共11页
近年来,有限元方法在切削加工模拟中得到了越来越广泛的应用,在研究切削工艺参数及切屑成形机理方面有着不可替代的作用.本文介绍了国外切削加工过程有限元数值模拟的研究进展,阐述了切削过程有限元模拟的关键技术,包括切屑形成、... 近年来,有限元方法在切削加工模拟中得到了越来越广泛的应用,在研究切削工艺参数及切屑成形机理方面有着不可替代的作用.本文介绍了国外切削加工过程有限元数值模拟的研究进展,阐述了切削过程有限元模拟的关键技术,包括切屑形成、切削加工中的热力耦合、工件与刀具接触和摩擦、切屑分离和断裂准则以及工件残余应力、残余应变的模拟等技术;最后,还对切削工艺有限元数值模拟的发展方向作了探讨. 展开更多
关键词 切削 切屑形成 热力耦合 断裂 有限元方法 数值模拟
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正交切削高强耐磨铝青铜的有限元分析 被引量:19
2
作者 邓文君 夏伟 +2 位作者 周照耀 邵明 李元元 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第3期71-75,共5页
采用热力耦合、平面应变、连续带状切屑的切削模型模拟了高强耐磨铝青铜的正交切削加工过程。采用增量步移动刀具的方法,结合有限元分析软件Marc的网格重划分功能,模拟了刀具从初始切入到切削力和切削温度达到稳态的切削加工过程,获得... 采用热力耦合、平面应变、连续带状切屑的切削模型模拟了高强耐磨铝青铜的正交切削加工过程。采用增量步移动刀具的方法,结合有限元分析软件Marc的网格重划分功能,模拟了刀具从初始切入到切削力和切削温度达到稳态的切削加工过程,获得了不同切削深度和切削速度下的切屑形态、温度、应力、应变和应变速率的分布。并将模拟计算得到的切削力和切削温度与试验结果进行了比较,两者具有较好的一致性。 展开更多
关键词 高强耐磨铝青铜 热力耦合 切屑形成 有限元法 切削加工 正交试验
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超声波振动车削的运动学及其加工表面质量 被引量:28
3
作者 王立江 赵继 谭庆昌 《兵工学报》 EI CAS 1987年第3期24-31,共8页
本文对Z向(主切削力方向)分离型超声波振动车削的运动学做了较详细的分析,探讨了它的位移、速度和加速度的变化规律,归纳出分离、冲击、变速及住复熨压等四个特性。并采用新型的可转位刀片振动装置对多种工件材料进行了振动车削表面粗... 本文对Z向(主切削力方向)分离型超声波振动车削的运动学做了较详细的分析,探讨了它的位移、速度和加速度的变化规律,归纳出分离、冲击、变速及住复熨压等四个特性。并采用新型的可转位刀片振动装置对多种工件材料进行了振动车削表面粗糙度、残余应力、加工硬化和接触疲劳等试验研究。 展开更多
关键词 超声波振动 加工表面质量 振动装置 可转位刀片 残余应力 接触疲劳 表面粗糙度 加工硬化 切屑形成 车削过程
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切屑空间运动轨迹及其约束方程的研究 被引量:11
4
作者 李振加 郑敏利 +2 位作者 韦银利 刘二亮 融亦鸣 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第12期42-46,50,共6页
切屑控制技术是现代先进机械制造系统中的基础关键技术,切屑 控制技术不解决,任何一个理想的自动化过程都不能实现。系统研究了切屑的空间运动轨迹 ,获得了切屑空间运动轨迹数学模型;建立了切屑在形成过程中与障碍物(工件及刀具... 切屑控制技术是现代先进机械制造系统中的基础关键技术,切屑 控制技术不解决,任何一个理想的自动化过程都不能实现。系统研究了切屑的空间运动轨迹 ,获得了切屑空间运动轨迹数学模型;建立了切屑在形成过程中与障碍物(工件及刀具)表面 的约束方程。上述研究成果是研究切屑形成与折断过程的有效途径,为进行刀片槽型优选及 设计以及切屑折断预报系统的研制奠定理论基础。 展开更多
关键词 切屑形成 切屑折断 空间运动轨迹 约束方程 机械制造 切屑控制
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切削过程有限元仿真研究进展 被引量:22
5
作者 张松 李斌训 +1 位作者 李取浩 满佳 《航空制造技术》 2019年第13期14-28,共15页
得益于高性能计算机和软件技术的发展,数值仿真为深入理解切削过程、研究刀具磨损、提高加工表面质量等提供了强大的技术支持。总结了现有几种本构模型的特点,对构建切削仿真有限元模型中的几个关键问题进行了分析和总结,综述了有限元... 得益于高性能计算机和软件技术的发展,数值仿真为深入理解切削过程、研究刀具磨损、提高加工表面质量等提供了强大的技术支持。总结了现有几种本构模型的特点,对构建切削仿真有限元模型中的几个关键问题进行了分析和总结,综述了有限元仿真技术在金属切削过程中切屑形成研究、切削温度和切削力、刀具磨损、刀具优化和残余应力预测以及加工表面显微组织演变模拟等方面的研究成果。最后,系统地分析了切削过程有限元仿真研究中存在的问题,探讨了该研究领域未来的发展趋势和需要进一步探索的热点问题。 展开更多
关键词 有限元仿真 切屑形成 切削力及切削温度 残余应力 表面质量
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金属切削加工切屑形状参数的量化计算 被引量:12
6
作者 施志辉 许立 +1 位作者 王启义 葛研军 《工具技术》 北大核心 2001年第1期17-19,共3页
分析金属切削加工中切屑形成及变形规律 ,确定主要影响因素 ,建立数学模型 ,对切屑形状参数进行量化计算 ,为切削加工过程仿真提供依据。
关键词 金属切削 切屑形成 切屑形状参数 量化计算
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SiC_p/Al复合材料高速铣削加工表面质量及切屑形成机制 被引量:17
7
作者 葛英飞 徐九华 +2 位作者 傅玉灿 张帅 边卫亮 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2012年第2期15-18,27,共5页
使用聚晶金刚石(PCD)刀具,对碳化硅颗粒增强铝基复合材料(SiCp/Al)进行高速铣削加工,研究了加工表面质量及切屑的形成机制。结果表明:刀具进给波纹、工件材料塑性侧流、刀具-工件相对振动和增强颗粒去除过程留下的孔洞、微裂纹、基体撕... 使用聚晶金刚石(PCD)刀具,对碳化硅颗粒增强铝基复合材料(SiCp/Al)进行高速铣削加工,研究了加工表面质量及切屑的形成机制。结果表明:刀具进给波纹、工件材料塑性侧流、刀具-工件相对振动和增强颗粒去除过程留下的孔洞、微裂纹、基体撕裂等是SiCp/Al复合材料高速铣削加工表面的主要形成机制;增大切削速度、使用冷却液、降低增强颗粒体积分数、减小增强颗粒尺寸均有助于提高加工表面质量;切屑形态为不均匀锯齿状,增强颗粒体积分数、热处理状态等对切屑形成有显著影响,绝热剪切、孔洞/微裂纹动态形成和扩展是切屑的主要形成机制。 展开更多
关键词 SICP/AL复合材料 高速铣削 PCD刀具 切屑形成 加工表面
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高速铣削高体积分数SiCp/Al复合材料表面形貌及切屑机制的研究 被引量:15
8
作者 于晓琳 黄树涛 +2 位作者 赵文珍 周丽 周家林 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期519-524,共6页
为了研究高体积分数SiCp/Al复合材料的切削机理及工件表面形貌,采用PCD刀具对干式切削和水溶性冷却液浇注冷却的湿式切削两种切削条件下的高速铣削进行了研究。结果表明,在对颗粒尺寸大、体积分数高的SiCp/Al复合材料进行高速铣削时,干... 为了研究高体积分数SiCp/Al复合材料的切削机理及工件表面形貌,采用PCD刀具对干式切削和水溶性冷却液浇注冷却的湿式切削两种切削条件下的高速铣削进行了研究。结果表明,在对颗粒尺寸大、体积分数高的SiCp/Al复合材料进行高速铣削时,干式切削无论是在工件已加工表面形貌和微观结构,还是在切屑形成及形貌上,都好于湿式切削。两种切削条件下均可获得较理想的表面粗糙度。 展开更多
关键词 高速铣削 SICP/AL复合材料 表面形貌 切屑形成
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高速切削锯齿形切屑形成机理的研究现状与发展 被引量:12
9
作者 杨奇彪 刘战强 苏国胜 《工具技术》 2011年第3期3-11,共9页
概述高速切削锯齿形切屑的形成机理,总结高速切削切屑形态的分类,分析锯齿形切屑形成的两大理论:绝热剪切理论和周期性断裂理论,并对两种理论进行比较,认为绝热剪切理论适用于塑性材料或者是在切削过程中由于力热化学耦合作用而转化为... 概述高速切削锯齿形切屑的形成机理,总结高速切削切屑形态的分类,分析锯齿形切屑形成的两大理论:绝热剪切理论和周期性断裂理论,并对两种理论进行比较,认为绝热剪切理论适用于塑性材料或者是在切削过程中由于力热化学耦合作用而转化为塑性材料的脆性材料,周期性断裂理论适用于脆性材料,两种理论的主要区别在于在材料自由表面产生破坏之前剪切区是否产生了大的变形。指出锯齿形切屑形成机理研究的不足并对该领域的发展提出自己的观点。 展开更多
关键词 高速切削 锯齿形切屑 切屑形成 切屑分类
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钛合金高速旋转超声椭圆振动侧铣削切屑特征和刀具磨损研究 被引量:12
10
作者 刘佳佳 姜兴刚 张德远 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第19期186-194,共9页
难加工材料钛合金在采用传统铣削方式时,随着切削速度的增加,切削力和切削温度都迅速增加,使得切削条件恶化并加速刀具磨损,从而导致刀具过早失效。将超声椭圆振动加工技术引入到高速铣削中,进行了钛合金高速旋转超声椭圆振动侧铣削试... 难加工材料钛合金在采用传统铣削方式时,随着切削速度的增加,切削力和切削温度都迅速增加,使得切削条件恶化并加速刀具磨损,从而导致刀具过早失效。将超声椭圆振动加工技术引入到高速铣削中,进行了钛合金高速旋转超声椭圆振动侧铣削试验。从切屑特征以及刀具后刀面磨损两个方面研究了高速超声椭圆振动铣削参数匹配对钛合金加工的影响。首先基于高速超声椭圆振动铣削过程中刀具-工件的运动学特点推导出高速超声椭圆振动铣削加工参数与振动参数间的匹配关系,然后利用本实验室自行研制的超声椭圆振动铣削装置进行了不同参数匹配关系下的验证性切削试验。试验结果表明:合理的参数匹配使得超声椭圆振动铣削在高速条件下依然能够实现分离型断续切削加工。相比普通铣削加工,分离型的高速超声椭圆振动铣削能够获得更加微细的切屑,切削热能够被及时地带走;良好的切削条件使得刀具的后刀面磨损均匀而缓慢,从而延长刀具的使用寿命;高速超声椭圆振动铣削能够有效地提高生产效率。 展开更多
关键词 超声椭圆振动铣削 高速铣削 钛合金 切屑形成 刀具磨损
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基于Lagrange法的金属切削加工过程数值模拟 被引量:7
11
作者 李海峰 赵晓平 +1 位作者 黎维芬 谢志毅 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第24期2245-2247,共3页
利用Lagrange法在SuperForm软件中对金属切削加工过程及加工过程中的切削热、切削力耦合问题进行了数值仿真。模拟结果与实验结果非常接近 ,可以为实际加工过程的控制提供参考和依据。
关键词 有限元模拟 切削 切屑形成 耦合
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基于径向基函数神经网络的CFRP切削力预测 被引量:9
12
作者 贾振元 宿友亮 +2 位作者 张博宇 陈晨 王福吉 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期516-524,共9页
碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)加工中基体相极易因切削力过大而破坏,并迅速扩展至加工表面以下而形成损伤。为了准确预测其切削力并加以控制,基于实验切削力数据建立了人工神经网络切削力模型,预测了不同纤维角度、切削深度和刀具... 碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)加工中基体相极易因切削力过大而破坏,并迅速扩展至加工表面以下而形成损伤。为了准确预测其切削力并加以控制,基于实验切削力数据建立了人工神经网络切削力模型,预测了不同纤维角度、切削深度和刀具角度下加工CFRP的切削力变化规律,并完成了不同刀具角度及切削参数下典型纤维角度CFRP单向板的直角切削实验,对预测模型进行验证,其预测精度可达85%以上。结合成屑过程在线显微观测结果可知:纤维角度是影响CFRP切削力的主要因素,0°~135°范围内,切屑形成方式为切断型和开裂后弯断型;切削力随纤维角度增大呈先减小后增大的趋势,135°时最大,随切削深度增加,切削力总体呈增大趋势。 展开更多
关键词 碳纤维增强树脂基复合材料 切削力 纤维方向 神经网络 切屑形成
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蠕墨铸铁的高速加工 被引量:8
13
作者 George Georgiou 《世界制造技术与装备市场》 2005年第6期89-93,共5页
通过对灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁(CGI)切屑形成之显微结构的研究,对这些材料的加工状况有了进一步了解。结合切削刀具、机床和工件结构,讨论了切屑形成过程中所产生的物理和化学作用。介绍了兰姆公司利用二次开发的回转刀具高速加工CG... 通过对灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁(CGI)切屑形成之显微结构的研究,对这些材料的加工状况有了进一步了解。结合切削刀具、机床和工件结构,讨论了切屑形成过程中所产生的物理和化学作用。介绍了兰姆公司利用二次开发的回转刀具高速加工CGI材料的工艺。最后还对这种提高了一个数量级的加工工艺的经济性作了评价。 展开更多
关键词 高速加工 蠕墨铸铁 显微结构 切屑形成 加工工艺 球墨铸铁 切削刀具 化学作用 回转刀具 二次开发
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切削SiCp/Al复合材料三相摩擦系数建模与模拟 被引量:8
14
作者 段春争 孙伟 +1 位作者 傅程 张方圆 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期509-517,共9页
为解决SiCp/Al复合材料切削力准确预测的问题,本文采用理论建模、有限元模拟和实验研究相结合的方法,研究了SiCp/Al复合材料切削过程中刀-屑接触摩擦状态。考虑基体材料与刀具接触摩擦、Si C颗粒的两体滑动摩擦和Si C颗粒的三体滚动摩擦... 为解决SiCp/Al复合材料切削力准确预测的问题,本文采用理论建模、有限元模拟和实验研究相结合的方法,研究了SiCp/Al复合材料切削过程中刀-屑接触摩擦状态。考虑基体材料与刀具接触摩擦、Si C颗粒的两体滑动摩擦和Si C颗粒的三体滚动摩擦对SiCp/Al复合材料刀-屑接触状态的影响,提出了SiCp/Al复合材料刀-屑接触三相摩擦系数模型。建立了SiCp/Al复合材料多颗粒随机分布模型,并基于刀-屑接触三相摩擦系数模型进行了SiCp/Al复合材料切削有限元模拟以及实验研究。结果表明:采用基于刀-屑接触三相摩擦系数模型进行SiCp/Al复合材料切削过程模拟,能够较准确地预测SiCp/Al复合材料的去除过程、切屑形成、刀具与颗粒之间的相互作用以及切削力。 展开更多
关键词 SICP/AL复合材料 刀-屑界面摩擦 摩擦系数 有限元模拟 摩擦力 切屑形成 切削力 本构关系
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高速铣削蠕墨铸铁的切屑形成及表面质量研究 被引量:7
15
作者 熊飞翔 杨碧涛 +2 位作者 胡珊珊 林勇传 王成勇 《工具技术》 2020年第1期9-15,共7页
蠕墨铸铁(Compacted Graphite Iron)因具有优异的综合力学性能而被广泛应用于汽车和机车行业。由于蠕墨铸铁的可加工性较差,在加工过程中仍然存在许多问题。本文通过单因素试验法,在不同切削速度/进给速度的组合下进行铣削试验,揭示了... 蠕墨铸铁(Compacted Graphite Iron)因具有优异的综合力学性能而被广泛应用于汽车和机车行业。由于蠕墨铸铁的可加工性较差,在加工过程中仍然存在许多问题。本文通过单因素试验法,在不同切削速度/进给速度的组合下进行铣削试验,揭示了高速铣削蠕墨铸铁(RuT400)的切屑形成和工艺参数对表面质量的影响。通过测量铣削力和表面粗糙度,用最小二乘法建立工艺参数与铣削力和表面粗糙度之间的拟合方程,并从宏观和微观的角度观察切屑的形成。结果表明,拟合方程的铣削力和表面粗糙度与试验数据吻合度较高,可为铣削力和表面粗糙度预测提供参考。通过扫描电子显微镜(SEM)观察低切削速度和进给速率下产生的长卷型切屑,发现所有切屑均呈“C”形弯曲形状。切屑厚度和锯齿间距与进给速率的增加呈负相关,与切削速度的增加呈正相关。通过计算蠕墨铸铁的临界冲击速度并加以修正,得到了崩碎状切屑出现的实际临界冲击速度,为工艺参数优化和切屑形态变化预测提供了理论基础。 展开更多
关键词 蠕墨铸铁 切屑形成 表面粗糙度 高速铣削
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超精密车削切屑形成过程的试验研究 被引量:4
16
作者 李旦 王洪祥 +1 位作者 孙涛 董申 《制造技术与机床》 CSCD 北大核心 2002年第6期17-19,共3页
超精密车削中的各种物理现象 ,如切削力、刀具磨损以及加工表面质量等问题 ,都是以切屑形成为基础的。而生产实践中出现的许多问题 ,如振动、卷屑和断屑等 ,又都与超精密切削过程密切相关。选用的材料种类和切削条件不同 ,可生成不同形... 超精密车削中的各种物理现象 ,如切削力、刀具磨损以及加工表面质量等问题 ,都是以切屑形成为基础的。而生产实践中出现的许多问题 ,如振动、卷屑和断屑等 ,又都与超精密切削过程密切相关。选用的材料种类和切削条件不同 ,可生成不同形态的切屑。文章提出了一种研究切屑形成过程新的试验方法 ,利用该方法能够得到金刚石车削时高清晰的金属材料塑性流动图像。 展开更多
关键词 超精密车削 试验研究 切屑形成 超精密加工 切削力
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高速切削淬硬模具钢切屑形成机理的试验研究 被引量:3
17
作者 黎险峰 董海 +1 位作者 张弘弢 宋庭科 《工具技术》 2011年第3期28-31,共4页
对淬硬到60HRC的冷作模具钢Cr12MoV进行高速车削试验研究,分析了切削用量对切屑形成的影响规律。试验发现在中低切削速度时出现锯齿型切屑,但是在高切削速度下却出现带状切屑这种反常现象。同时切削速度对切屑变形系数的影响与传统金属... 对淬硬到60HRC的冷作模具钢Cr12MoV进行高速车削试验研究,分析了切削用量对切屑形成的影响规律。试验发现在中低切削速度时出现锯齿型切屑,但是在高切削速度下却出现带状切屑这种反常现象。同时切削速度对切屑变形系数的影响与传统金属切削理论相反。另外,经分析认为高硬度材料在高速切削时切屑形成主要由切削过程中的绝热剪切和金属热软化以及材料热导率变化共同作用的结果。 展开更多
关键词 淬硬钢 高速切削 切屑形成 锯齿型切屑 带状切屑 金属热软化
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高速切削机理的研究现状 被引量:5
18
作者 于静 董海 张弘弢 《工具技术》 2011年第11期3-6,共4页
对国内外高速切削机理的研究现状进行了概述,分析对比了高速切削切屑成形机理的两大理论体系———绝热剪切理论和周期脆性断裂理论,总结了高速切削刀具磨损方面的一些研究成果,指出了目前高速切削机理研究中存在的一些问题。
关键词 高速切削 切削机理 切屑形成 刀具磨损
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碳纤维单向层合板切削损伤形成机制及加工表面质量评价
19
作者 戴冠帮 张胜平 +2 位作者 胡俊山 宣善勇 田威 《工具技术》 北大核心 2024年第1期66-73,共8页
为提高复合材料切削加工质量,通过正交切削试验从切削力、推力、加工表面粗糙度和切屑形成等多方面研究了纤维切削角、切削速度、切削深度对复合材料切削加工性、亚表面微观损伤及加工质量的影响规律。研究表明,纤维切削角是影响复合材... 为提高复合材料切削加工质量,通过正交切削试验从切削力、推力、加工表面粗糙度和切屑形成等多方面研究了纤维切削角、切削速度、切削深度对复合材料切削加工性、亚表面微观损伤及加工质量的影响规律。研究表明,纤维切削角是影响复合材料切削加工性的主要因素,逆纤维切削(θ>90°)产生的切削力比顺纤维切削(θ<90°)产生的切削力平均高7.58倍。θ=90°时纤维弯曲变形和纤维扭结使切削参数对切削力和推力的影响最显著。观察亚表面损伤形态可知,切削机理分为四种:θ=0°为界面脱黏,0°<θ<90°为剪切滑移,θ=90°为剪切断裂,90°<θ<180°为弯曲断裂。加工表面质量与切削力相关,然而,小切削深度(h=0.02mm)和中等切削速度(v=7mm/s)的耦合作用使得切削过程极不稳定,加工表面粗糙度与切削力无关。高切削速度和中等切削深度是复合材料正交切削时推荐使用的切削参数。 展开更多
关键词 复合材料 正交切削 切削机理 切屑形成 表面粗糙度
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增强颗粒对切削SiCp/Al复合材料切屑形成过程的影响机理 被引量:4
20
作者 段春争 刘玉敏 +1 位作者 孙伟 车明帆 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期208-218,共11页
为研究SiC颗粒对SiCp/Al复合材料切屑形成过程的影响,设计了一种新型弹簧式快速落刀装置。通过正交切削试验获得切屑和切屑根部,观察其形态及金相显微组织,分析SiC颗粒沿剪切带的排列机制、颗粒的断裂与破碎机理、裂纹的扩展及其对切屑... 为研究SiC颗粒对SiCp/Al复合材料切屑形成过程的影响,设计了一种新型弹簧式快速落刀装置。通过正交切削试验获得切屑和切屑根部,观察其形态及金相显微组织,分析SiC颗粒沿剪切带的排列机制、颗粒的断裂与破碎机理、裂纹的扩展及其对切屑形成的影响。结果表明:设计的快速落刀装置加速度大,能获取有效的切屑根部;基体塑性滑移对颗粒产生的力和力矩使得颗粒沿剪切带排列;颗粒的断裂与破碎主要发生在剪切区、工件与切屑分离面、第2变形区以及刀尖附近的已加工表面;微裂纹从自由表面和剪切区内部沿剪切面扩展;裂纹沿剪切面扩展使得切屑受力不平衡,切屑加速流出,同时裂纹两侧沿剪切面发生相对滑动,导致切屑呈不规则锯齿形。 展开更多
关键词 SICP/AL复合材料 快速落刀装置 颗粒排列 颗粒断裂 裂纹扩展 切屑形成
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