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高速切削锯齿形切屑形成过程的有限元模拟 被引量:33
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作者 段春争 王肇喜 李红华 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期226-232,共7页
为了研究和预测高速切削切屑形成过程,使用有限元分析软件ABAQUS建立了高速切削高温合金的有限元模型,采用Johnson-Cook热粘塑性材料本构模型、剪切损伤切屑分离准则以及刀-屑界面粘结-滑移混合摩擦模型,对高速切削高温合金过程中锯齿... 为了研究和预测高速切削切屑形成过程,使用有限元分析软件ABAQUS建立了高速切削高温合金的有限元模型,采用Johnson-Cook热粘塑性材料本构模型、剪切损伤切屑分离准则以及刀-屑界面粘结-滑移混合摩擦模型,对高速切削高温合金过程中锯齿形切屑的形态及切削力进行了研究。通过模拟与实验的对比分析,验证了有限元模型的准确性。切削参数对切屑形成的影响的研究结果表明,高速切削过程中锯齿形切屑的锯齿化程度、切削力以及绝热剪切带内的等效塑性应变随切削速度、刀具前角以及切削厚度的改变而规律性地变化。 展开更多
关键词 高速切削 有限元模拟 锯齿形切屑 高温合金 本构模型 切屑分离准则
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基于ABAQUS的高速切削切屑形成过程的有限元模拟 被引量:27
2
作者 蔡玉俊 段春争 +1 位作者 李园园 王敏杰 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期693-696,共4页
基于有限元分析软件ABAQUS的Johnson-Cook材料模型以及断裂准则模拟高速切削淬硬钢锯齿状切屑形态,并讨论刀具前角和锯齿状切屑形态对切削力的影响。研究表明仿真结果和试验结果是一致的,文中介绍的有限元模拟方法可以准确地模拟并预测... 基于有限元分析软件ABAQUS的Johnson-Cook材料模型以及断裂准则模拟高速切削淬硬钢锯齿状切屑形态,并讨论刀具前角和锯齿状切屑形态对切削力的影响。研究表明仿真结果和试验结果是一致的,文中介绍的有限元模拟方法可以准确地模拟并预测高速切削淬硬钢时的切屑形成过程。 展开更多
关键词 高速切削 有限元模拟 锯齿状切屑 切削力
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高速切削锯齿状切屑的有限元模拟 被引量:17
3
作者 赵军 孟辉 +2 位作者 王素玉 贾秀杰 李作丽 《工具技术》 北大核心 2005年第1期29-31,共3页
采用合理的断裂准则对高速硬切削条件下锯齿状切屑的形成进行了有限元模拟 ,并分析了切削过程中的应力场、应变场及温度场 ,探讨了锯齿状切屑的形成机理及影响因素。
关键词 切屑 高速切削 硬切削 有限元模拟 切削过程 应变场 温度场 锯齿 断裂准则 应力场
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高速切削钛合金Ti6Al4V切屑的形成及其数值模拟 被引量:18
4
作者 曹自洋 何宁 +1 位作者 李亮 朱文明 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第20期2450-2454,共5页
应用Hopkinson压杆实验装置,确定了航空用钛合金Ti6Al4V高应变和高温条件下的应力-应变关系,结合Ti6Al4V合金准静态试验数据,建立了适合高速切削仿真的Johnson-Cook本构模型;通过有限元数值模拟,仿真了高速切削Ti6Al4V合金的锯齿状切屑... 应用Hopkinson压杆实验装置,确定了航空用钛合金Ti6Al4V高应变和高温条件下的应力-应变关系,结合Ti6Al4V合金准静态试验数据,建立了适合高速切削仿真的Johnson-Cook本构模型;通过有限元数值模拟,仿真了高速切削Ti6Al4V合金的锯齿状切屑形成过程,分析了整个锯齿状切屑形成过程的切削力、切削温度、等效塑性应变的变化,深入探讨了锯齿状切屑的形成机理;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 高速切削 锯齿切屑 Johnson-Cook本构 有限元仿真
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难加工材料切削机理研究的新进展 被引量:11
5
作者 胡创国 张定华 汪文虎 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2004年第3期373-378,共6页
航空发动机重要零件如机匣、压气机风扇叶片等广泛采用钛、镍基合金等先进结构材料.钛、镍基合金材料切削加工性较差,主要表现在材料热硬度和热强度很高,所需切削力很大,工件、刀具容易产生较大变形;材料热扩散率低;刀具切削深度线位置... 航空发动机重要零件如机匣、压气机风扇叶片等广泛采用钛、镍基合金等先进结构材料.钛、镍基合金材料切削加工性较差,主要表现在材料热硬度和热强度很高,所需切削力很大,工件、刀具容易产生较大变形;材料热扩散率低;刀具切削深度线位置缺口现象严重,以及形成锯齿状切屑等几个方面.深入研究此类难加工材料的切削机理,对于实现薄壁件高效精密数控加工技术至关重要.本文重点介绍了关于高硬度金属材料锯齿状切屑的形成机制;非连续切屑形成过程的有限元数值模拟关键技术,包括自适应网格细化、切屑与工件之间的分离准则,以及用以描述单元网格中裂纹形核与扩展的断裂准则和算法;切削区域高温、高应变率条件下材料屈服流动行为的准确描述,系统考虑应变,应变率和温度三者之间的相互影响作用;切削温度场、工件表层残余应力场的分布规律,以期消除残余扭曲变形对航空工业中普遍使用的薄壁结构件加工精度的显著影响. 展开更多
关键词 金属切削加工 材料力学 锯齿状切屑 断裂准则 屈服流动模型 残余应力 钛镍基合金
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高速切削30CrNi3MoV淬硬钢切屑形成机理的试验研究 被引量:12
6
作者 蔡玉俊 段春争 +1 位作者 王敏杰 李国和 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2009年第3期387-390,共4页
通过30CrNi3MoV淬硬钢的高速切削试验,观察和测量不同切削条件下切屑形态的演变过程、锯齿状切屑形成的临界切削条件、切削力。结果表明,切削速度和刀具前角是影响切屑形态和切削力的主要因素,随着切削速度的提高,在某一临界切削速度下... 通过30CrNi3MoV淬硬钢的高速切削试验,观察和测量不同切削条件下切屑形态的演变过程、锯齿状切屑形成的临界切削条件、切削力。结果表明,切削速度和刀具前角是影响切屑形态和切削力的主要因素,随着切削速度的提高,在某一临界切削速度下,切屑形态由带状屑转变为锯齿状切屑,随着刀具前角由正前角逐渐变为负前角,临界切削速度明显减小,当锯齿状切屑形成时,切削力大幅度降低。使用金属切削过程中绝热剪切临界切削条件判据对锯齿状切屑形成临界切削速度预测的结果表明,锯齿状切屑形成的根本原因是主剪切区内发生周期性的绝热剪切断裂。 展开更多
关键词 高速切削 切屑形成机理 锯齿状切屑 绝热剪切 切削力
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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
7
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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高速铣削合金铸铁时锯齿状切屑形成的有限元模拟 被引量:5
8
作者 阮景奎 柯映林 杨勇 《工具技术》 北大核心 2006年第4期40-43,共4页
为深入研究合金铸铁的高速切削机理,建立了高速切削的有限元模型,对高速铣削合金铸铁时的锯齿状切屑形成过程进行了仿真分析,获得了切削参数对锯齿状切屑形成的影响规律,为优化切削参数、提高刀具寿命和加工表面质量提供了参考依据。
关键词 高速切削 有限元 合金铸铁 锯齿状切屑
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钛合金高速切削切屑形成机理的有限元分析 被引量:10
9
作者 陈建岭 李剑峰 +2 位作者 孙杰 宋良煜 徐志平 《组合机床与自动化加工技术》 2007年第1期25-28,31,共5页
钛合金在切削加工时容易产生锯齿状切屑,周期性的锯齿状切屑会引起切削力高频波动,从而影响加工表面质量和刀具寿命。然而其切屑形成的机理尚无统一的结论。本研究采用刚塑性有限元模型以及正交化Cockroft-Latham断裂准则,对钛合金Ti6A ... 钛合金在切削加工时容易产生锯齿状切屑,周期性的锯齿状切屑会引起切削力高频波动,从而影响加工表面质量和刀具寿命。然而其切屑形成的机理尚无统一的结论。本研究采用刚塑性有限元模型以及正交化Cockroft-Latham断裂准则,对钛合金Ti6A l4V高速正交切削进行了仿真。仿真结果显示,周期性断裂理论能很好地解释钛合金锯齿状切屑形成的机理,主剪切变形区应力状态的变化是裂纹萌生与扩展的主要原因。研究结论与相关试验切屑显微照片特征相吻合,可以为实现钛合金高速切削提供理论依据和技术支持。 展开更多
关键词 钛合金 高速切削 锯齿切屑 形成机理 有限元仿真
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高速切削高温合金GH4169数值模拟与实验 被引量:10
10
作者 范孝良 吴学华 +1 位作者 王进峰 康文利 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期1344-1351,共8页
为了准确模拟高温合金GH4169高速切削过程,深入研究了高速切削GH4169的有限元建模技术,包括有限元模型的建立、材料本构模型、切屑分离准则以及接触摩擦模型等关键技术。为了模拟高速切削GH4169的切屑分离过程,研究切屑形态及其形成机理... 为了准确模拟高温合金GH4169高速切削过程,深入研究了高速切削GH4169的有限元建模技术,包括有限元模型的建立、材料本构模型、切屑分离准则以及接触摩擦模型等关键技术。为了模拟高速切削GH4169的切屑分离过程,研究切屑形态及其形成机理,分别采用Johnson-Cook和各项同性硬化本构关系模型对GH4169的高速加工过程进行二维正交切削有限元模拟,2种模型都获得了相类似的锯齿状切屑。在此基础上,模拟了基于上述2种模型的应力场、温度场和切削力曲线。为了验证有限元模型的有效性和正确性,在CA6140机床进行了GH4169高速车削实验,实验获得的锯齿形切屑验证了2种有限元模型的正确性,实验结果表明:随着切削速度的增大,锯齿状切屑的锯齿化程度增大;绝热剪切是导致高速切削GH4169生成锯齿状切屑的主要原因。实验测量的切削力曲线和切削温度场,与有限元模型A输出结果更好地吻合,进一步表明模型A比模型B更能反映GH4169的实际高速加工特性。 展开更多
关键词 GH4169 锯齿切屑 有限元模拟 Johnson-Cook本构 各项同性硬化本构 绝热剪切
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钛合金高速切削加工试验研究进展 被引量:9
11
作者 何朕 李国和 +1 位作者 孙勇 孔祥成 《工具技术》 北大核心 2021年第8期11-23,共13页
钛合金因优越的性能而被广泛应用于航空航天和武器装备等领域,但由于切削加工性较差,在高速切削中易出现切削力大、切削温度高和刀具磨损严重等问题,因此,学者们针对钛合金高速切削加工进行了大量试验研究。本文对近年来钛合金高速切削... 钛合金因优越的性能而被广泛应用于航空航天和武器装备等领域,但由于切削加工性较差,在高速切削中易出现切削力大、切削温度高和刀具磨损严重等问题,因此,学者们针对钛合金高速切削加工进行了大量试验研究。本文对近年来钛合金高速切削领域的国内外研究进展进行了总结,重点分析了在锯齿形切屑、切削力、切削温度、加工表面质量和刀具磨损方面的试验结果,指出了目前存在的问题以及今后的发展方向,对钛合金高速切削加工技术的发展具有一定的促进作用。 展开更多
关键词 钛合金 高速切削 锯齿形切屑 切削力 切削温度 加工表面质量 刀具磨损
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基于数值模拟的钛合金锯齿状切屑研究 被引量:7
12
作者 管小燕 任家隆 +2 位作者 李伟 杭华 陈文燕 《江苏科技大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2007年第4期70-75,共6页
切削加工中切屑成形是一种典型的大变形问题,它涉及到材料非线性、几何非线性以及边界非线性等问题。本文利用DEFORM-2D对钛合金(Ti6Al4V)进行了锯齿状切屑形成过程的有限元模拟,分析了切削过程中的应力场、应变场及温度场,探讨了锯齿... 切削加工中切屑成形是一种典型的大变形问题,它涉及到材料非线性、几何非线性以及边界非线性等问题。本文利用DEFORM-2D对钛合金(Ti6Al4V)进行了锯齿状切屑形成过程的有限元模拟,分析了切削过程中的应力场、应变场及温度场,探讨了锯齿状切屑的形成机理,获得了切削参数对锯齿状切屑形态的影响规律,为优化切削参数、提高刀具寿命提供了参考。 展开更多
关键词 钛合金(Ti6A14V) 锯齿状切屑 有限元
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基于刀具磨损和切屑形成对切削Ti6Al4V的切削力特性研究 被引量:9
13
作者 范依航 郑敏利 +1 位作者 杨树财 程明明 《制造技术与机床》 CSCD 北大核心 2011年第8期137-142,共6页
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... 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。 展开更多
关键词 钛合金 切削力 静态分量 动态分量 分形维数 刀具磨损 锯齿形切屑
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单颗磨粒磨削钛合金TC4成屑过程仿真研究 被引量:9
14
作者 程泽 徐九华 +2 位作者 丁文锋 田霖 杨树宝 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2011年第2期17-21,共5页
采用有限元模拟技术对钛合金TC4材料的单颗磨粒磨屑形成过程进行了仿真研究。研究表明:钛合金TC4在单颗磨粒磨削过程中发生绝热剪切,形成锯齿状磨屑;磨削过程中单颗磨粒磨削力成周期变化;磨粒负前角增大,锯齿化程度加深;磨削速度提高,... 采用有限元模拟技术对钛合金TC4材料的单颗磨粒磨屑形成过程进行了仿真研究。研究表明:钛合金TC4在单颗磨粒磨削过程中发生绝热剪切,形成锯齿状磨屑;磨削过程中单颗磨粒磨削力成周期变化;磨粒负前角增大,锯齿化程度加深;磨削速度提高,磨屑剪切带宽度减小;仿真分析得到的磨屑形态与实验结果相一致。 展开更多
关键词 负前角 本构模型 锯齿磨屑 有限元仿真
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TC4钛合金切削中切屑塑性变形分析 被引量:7
15
作者 刘东 《宇航材料工艺》 CSCD 北大核心 2017年第4期71-74,共4页
对TC4钛合金切削过程中锯齿形切屑形成过程和切削力的关系进行了实验研究,并对锯齿形切屑形成中微观塑性变形区进行了分析。结果表明:当切削速度大于48.75 m/min时,切屑由带状转变为锯齿形。锯齿形切屑的形成导致了切削过程中切削力的... 对TC4钛合金切削过程中锯齿形切屑形成过程和切削力的关系进行了实验研究,并对锯齿形切屑形成中微观塑性变形区进行了分析。结果表明:当切削速度大于48.75 m/min时,切屑由带状转变为锯齿形。锯齿形切屑的形成导致了切削过程中切削力的波动变化,切削力与切屑的锯齿形变化规律一致,锯齿形切屑形成中塑性变形区的宽度随切削速度的增加而减小。 展开更多
关键词 TC4钛合金 切削速度 锯齿形切屑 塑性变形 切削力
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锯齿形切屑断裂准则的有限元仿真研究 被引量:7
16
作者 刘东 尹婷 《机械设计与制造》 北大核心 2014年第10期203-205,共3页
为了探索材料断裂准则模型对钛合金有限元切削仿真的影响,运用DEFORM-2D切削模块模拟TC4锯齿形切屑的形成过程。分别选取四组不同的断裂准则参数导入断裂准则模型后进行有限元仿真,并将切屑仿真结果与实验中同等切削条件下获得的金相切... 为了探索材料断裂准则模型对钛合金有限元切削仿真的影响,运用DEFORM-2D切削模块模拟TC4锯齿形切屑的形成过程。分别选取四组不同的断裂准则参数导入断裂准则模型后进行有限元仿真,并将切屑仿真结果与实验中同等切削条件下获得的金相切屑标本的SEM微观几何形貌进行量化比较,分析结果表明当断裂准则参数取时仿真结果与实验结果相对误差最小,从而获得适合锯齿形切屑切削仿真的断裂准则理论参数,为难加工材料的切削仿真提供了理论参考。 展开更多
关键词 锯齿形切屑 有限元仿真 断裂准则参数
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高速切削过程绝热剪切局部化断裂的特性试验 被引量:7
17
作者 谷丽瑶 王敏杰 孙传俊 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第15期166-171,共6页
高速切削过程中绝热剪切局部化断裂的发生是第一变形区绝热剪切演化的结果。研制了高速车削刀-屑快速分离装置,对切屑根部试样进行金相显微观察,探讨绝热剪切局部化断裂的速率相关特性,建立绝热剪切局部化断裂过程的物理模型。结果表明... 高速切削过程中绝热剪切局部化断裂的发生是第一变形区绝热剪切演化的结果。研制了高速车削刀-屑快速分离装置,对切屑根部试样进行金相显微观察,探讨绝热剪切局部化断裂的速率相关特性,建立绝热剪切局部化断裂过程的物理模型。结果表明,高速切削过程的绝热剪切演化随切削速度的提高主要经历了绝热剪切的发生、形变带、转变带和绝热剪切局部化断裂。绝热剪切局部化断裂是第一变形区能量聚集和释放的周期性循环过程,随着剪切带能量的不断聚集,当剪切带所能承受的能量达到饱和极限时,剪切带就会以断裂的形式释放能量,结果导致锯齿形切屑沿剪切带完全分离。 展开更多
关键词 高速切削 快速分离装置 绝热剪切局部化断裂 锯齿形切屑 裂纹
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Ti6Al4V切削锯齿形切屑绝热剪切带变形的表征 被引量:6
18
作者 杨奇彪 刘战强 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 北大核心 2013年第2期181-186,共6页
为了研究锯齿形切屑绝热剪切带带内的变形,通过分析锯齿形切屑的形成机理,以绝热剪切带带内剪切应变和剪切应变率来表征绝热剪切带的变形程度,建立绝热剪切带变形的解析模型并进行切削Ti6Al4V实验,收集切削实验获得的切屑.运用建立的绝... 为了研究锯齿形切屑绝热剪切带带内的变形,通过分析锯齿形切屑的形成机理,以绝热剪切带带内剪切应变和剪切应变率来表征绝热剪切带的变形程度,建立绝热剪切带变形的解析模型并进行切削Ti6Al4V实验,收集切削实验获得的切屑.运用建立的绝热剪切带变形解析模型,分析不同切削速度下Ti6Al4V锯齿形切屑绝热剪切带的变形情况,结果表明:在实验条件切削速度范围内(30~200 m/min),随着切削速度的提高,切屑绝热剪切带的变形程度增加,绝热剪切带宽度及间距减小. 展开更多
关键词 切削 锯齿形切屑 绝热剪切带 切屑变形 TI6AL4V合金 绝热剪切带变形 绝热剪切带宽度 绝热剪切带间距
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不同切削量下钛合金切屑形态研究
19
作者 沙小淇 李金泉 《一重技术》 2024年第2期45-48,共4页
通过钛合金单因素切削试验,分析钛合金切屑形貌,研究在不同切削量下切屑形态的变化。研究结果表明,切屑锯齿化程度随切削量的增大而增大;随着切削速度增大,锯齿化频率和齿间距也增大;而增大进给量或背吃刀量,会增大齿间距,降低锯齿化频率。
关键词 切削用量 TC4 锯齿形切屑
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高速切削锯齿形切屑内绝热剪切带微观特征研究 被引量:5
20
作者 段春争 王敏杰 +1 位作者 李国和 蔡玉俊 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期91-96,共6页
使用光学显微镜、显微硬度计、X射线衍射、SEM、TEM等方法对高速切削30CrNi3MoV高强度钢锯齿形切屑中第一和第二变形区内形成绝热剪切带和白层进行了观察和研究。结果表明.形成了两种形式的绝热剪切带,即低速下形成的形变带和高速下... 使用光学显微镜、显微硬度计、X射线衍射、SEM、TEM等方法对高速切削30CrNi3MoV高强度钢锯齿形切屑中第一和第二变形区内形成绝热剪切带和白层进行了观察和研究。结果表明.形成了两种形式的绝热剪切带,即低速下形成的形变带和高速下形成的转变带。转变带内的硬度高于形变带和切屑基体。X射线衍射表明白层内发生了马氏体相变。TEM观察发现,形变带内为经历了大塑性变形的回火马氏体组织。转变带是由尺寸为50-100nm的等轴晶组成,绝热剪切带形成过程中发生了动态再结晶。 展开更多
关键词 固体力学 绝热剪切带 显微分析 高速切削 锯齿形切屑
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