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超声振动辅助切削三维SiCp/Al复合材料温度仿真研究 被引量：3
1
作者 林洁琼 闫东 +2 位作者 卢明明 李家成 高鑫 《制造技术与机床》 北大核心 2023年第1期36-43,共8页
铝基碳化硅(SiCp/Al)复合材料由于优异的性能在航空航天、汽车生产等领域中得到了广泛的应用。为了深入了解超声振动辅助车削SiCp/Al的切削机理,使用有限元仿真软件ABAQUS建立了超声振动辅助车削SiCp/Al的三维仿真模型,并分别对颗粒、... 铝基碳化硅(SiCp/Al)复合材料由于优异的性能在航空航天、汽车生产等领域中得到了广泛的应用。为了深入了解超声振动辅助车削SiCp/Al的切削机理,使用有限元仿真软件ABAQUS建立了超声振动辅助车削SiCp/Al的三维仿真模型,并分别对颗粒、基体及内聚力模型进行定义。针对所建立的三维模型仿真分别分析了不同切削速度、切削深度、刀具振幅以及刀具振动频率的SiCp/Al切削温度。从仿真结果可以看出:超声振动辅助切削SiCp/Al时,SiC颗粒的温度普遍比Al基体的温度要低,切削过程中工件的温度与切削速度、切削深度和刀具的振幅成正比,但是随着刀具振动频率的增加温度反而会降低,另外在剪切带的切削温度最高。 展开更多
关键词 超声振动辅助车削 铝基碳化硅 切削温度 剪切带 三维仿真模型
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超声振动超精密车削Ti6Al4V的表面质量研究
2
作者 李东炜 梁忠伟 孔早慧 《机床与液压》 北大核心 2024年第2期57-61,共5页
为研究超声振动辅助超精密车削Ti6Al4V切削性能,使用Son-x公司的UTS one设备使单晶金刚石刀具在切削方向振动,使用350FG摩尔Nanotech 4轴机床进行加工,采用四因素三水平正交试验,试验因素为切削速度、切削深度、进给速度和刀具振幅,切... 为研究超声振动辅助超精密车削Ti6Al4V切削性能,使用Son-x公司的UTS one设备使单晶金刚石刀具在切削方向振动,使用350FG摩尔Nanotech 4轴机床进行加工,采用四因素三水平正交试验,试验因素为切削速度、切削深度、进给速度和刀具振幅,切削力、表面粗糙度为评价指标。采用Zygo的Nexview 8050三维光学表面轮廓仪测量表面粗糙度;采用Kistler 9256B三相测力仪测量主切削力、进给抗力、切深抗力;采用日立TM3000扫描电镜对切屑进行观察。结果表明:切削速度对表面粗糙度和切削力的影响最大,切削深度和刀具振幅影响次之,进给速度对表面粗糙度和切削力均无显著影响;提高刀具振幅从总体趋势上可以降低切削力和表面粗糙度;随着切削速度的提高,即使切削速度远低于传统公式中计算出来的临界切削速度,切屑也会从平整带状变为两侧呈规律性锯齿状的带状,进而成为散裂状并且中间出现裂纹的切屑,在刀具振幅下降的过程中,以上现象更为明显。 展开更多
关键词 超声振动辅助车削 正交试验 切屑
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超声振动辅助车削SiCp/Al切屑形成机理及表面粗糙度研究
3
作者 林洁琼 于行 +2 位作者 周岩 谷岩 周晓勤 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期144-156,共13页
目的研究切屑形成机理对加工过程的影响。方法超声振动辅助车削技术通过刀具振动的拟间歇切削特征控制切屑尺寸和切屑形态,从而提高了加工表面质量。针对SiCp/Al复合材料的切屑形成机理,探究常规车削和超声振动辅助车削的切屑形成过程... 目的研究切屑形成机理对加工过程的影响。方法超声振动辅助车削技术通过刀具振动的拟间歇切削特征控制切屑尺寸和切屑形态,从而提高了加工表面质量。针对SiCp/Al复合材料的切屑形成机理,探究常规车削和超声振动辅助车削的切屑形成过程。研究了颗粒分布对第一变形区变形阶段的影响,以及不同加工方式下切削参数对切屑形态的影响。最后,描述了切屑自由表面和刀-屑接触界面的颗粒损伤形式,以直观地描述常规车削与超声振动辅助车削SiCp/Al复合材料加工中切屑的形成过程。结果通过测试加工后工件表面形貌发现超声振动辅助车削的切屑更加连续、切屑尺寸较小的加工表面粗糙度更小,常规车削的表面粗糙度为0.805μm,超声振动辅助车削的表面粗糙度为0.404μm,超声振动辅助车削比常规车削的表面粗糙度降低了49.8%。结论与常规车削相比,超声振动辅助车削有利于减小切屑厚度。超声振动辅助车削得到的切屑更加连续,避免了切屑碎裂,促进了切屑的顺利排出。通过对切屑形态进行研究,选择最优切削参数可以有效提高工件表面质量。 展开更多
关键词 超声振动辅助车削 SICP/AL 切屑形成机理 颗粒损伤 表面完整性 粗糙度
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碳纤维增强复合材料超声振动辅助车削有限元仿真 被引量：5
4
作者 路冬 蔡力钢 +1 位作者 程强 李志凯 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第14期110-114,122,共6页
采用Hashin-Damage失效准则建立碳纤维增强复合材料超声振动辅助车削有限元模型,预测超声振动切削过程中切削力变化,将仿真所得切削力平均值与同条件下实验所得切削力平均值比较,验证有限元模型的有效性。将超声振动辅助车削切削力平均... 采用Hashin-Damage失效准则建立碳纤维增强复合材料超声振动辅助车削有限元模型,预测超声振动切削过程中切削力变化,将仿真所得切削力平均值与同条件下实验所得切削力平均值比较,验证有限元模型的有效性。将超声振动辅助车削切削力平均值与普通车削切削力平均值比较,采用超声振动辅助加工手段可明显降低切削力,且随超声振动振幅、频率增加切削力降低。研究超声振幅及频率对复合材料基体破坏及损伤影响表明,随超声振幅及频率增加基体破坏、压溃损伤、开裂损伤程度均降低。 展开更多
关键词 碳纤维增强复合材料 超声振动辅助车削 仿真
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刀具刃口半径对超声振动辅助车削影响研究
5
作者 李会文 高崇金 《机械工程师》 2023年第9期78-80,83,共4页
基于商业有限元软件Deform2D,以航空Al6061为研究材料,采用J-C本构模型,建立超声振动辅助车削有限元模型,分析刀具刃口半径改变时等效应变、等效应变率、等效应力、温度和切削力的变化规律。研究结果表明,刀具刃口半径的变化对最大等效... 基于商业有限元软件Deform2D,以航空Al6061为研究材料,采用J-C本构模型,建立超声振动辅助车削有限元模型,分析刀具刃口半径改变时等效应变、等效应变率、等效应力、温度和切削力的变化规律。研究结果表明,刀具刃口半径的变化对最大等效应变、最大等效应变率的影响最大,对最高温度的影响次之,对最高等效应力的影响最小;超声振动辅助车削过程中,由于X方向为切削方向,故X方向的平均切削力比Y方向的平均切削力要大得多,且随着刀具刃口半径的增大而先增大、后减小,而Y方向的平均切削力由于Y向振动的影响,无特定变化规律。 展开更多
关键词 超声振动辅助车削 有限元仿真 刀具刃口半径
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SiC_(f)/SiC超声振动辅助车削加工装置的刀柄设计与实验
6
作者 徐胜利 王园园 刘即元 《机电工程技术》 2023年第12期67-72,共6页
针对SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料难加工问题,开展超声振动辅助车削刀柄设计与实验研究。通过理论计算并结合材料特性、刀具结构等分析,分别设计频率为20、30、33 kHz车削刀柄的变幅杆、换能器,通过有限元模态分析及刀柄检测,验证设计的... 针对SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料难加工问题,开展超声振动辅助车削刀柄设计与实验研究。通过理论计算并结合材料特性、刀具结构等分析,分别设计频率为20、30、33 kHz车削刀柄的变幅杆、换能器,通过有限元模态分析及刀柄检测,验证设计的合理性;针对超声车削刀柄开展加工测试实验,如频率检测、振幅检测、表面粗糙度检测,并进行样件车削加工。结果表明:采用超声振动辅助车刀可以对SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料进行加工,合理的参数频率为33 kHz,振幅为3μm,可有效降低切削力和切削热,能够改善材料的可加工性,解决SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料难加工问题。目前该设计已经在航空SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料加工领域首次成功地实现了工程化应用,并且还可以进一步推广到更广泛的领域。 展开更多
关键词 SiC_(f)/SiC 超声振动辅助车削 刀柄 变幅杆
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钛合金超声椭圆振动辅助车削实验研究 被引量：10
7
作者 路冬 蔡力钢 +1 位作者 程强 吴勇波 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第6期151-154,共4页
设计钛合金超声椭圆振动辅助车削实验,获得不同超声波电源电压下刀具近似椭圆运动轨迹。分析超声椭圆振动辅助车削切削力变化规律,与普通车削相比超声椭圆振动辅助车削能在较大程度上降低切削力。研究超声椭圆振动辅助车削工件表面粗糙... 设计钛合金超声椭圆振动辅助车削实验,获得不同超声波电源电压下刀具近似椭圆运动轨迹。分析超声椭圆振动辅助车削切削力变化规律,与普通车削相比超声椭圆振动辅助车削能在较大程度上降低切削力。研究超声椭圆振动辅助车削工件表面粗糙度变化规律,与普通车削相比超声椭圆振动辅助车削工件表面粗度Ra值略增大,Rz值明显降低。分析进给速度对切削力的影响规律,随进给速度增大,普通车削及超声椭圆振动辅助车削切削力均升高。对同一进给速度,与普通车削相比超声椭圆振动辅助车削切削力均降低,且随进给速度增加其降低幅度减小。对比超声椭圆振动辅助车削与普通车削工件表面形貌发现,施加超声椭圆振动后工件表面沿切削速度方向形成有规律振纹。 展开更多
关键词 钛合金 超声椭圆振动辅助车削 切削力 表面粗糙度
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基于有限元法和田口法的Inconel718超声椭圆振动切削参数优化 被引量：3
8
作者 汪强 路冬 +3 位作者 李卫生 胡彬 汪洋华 李俊强 《工具技术》 北大核心 2016年第12期36-42,共7页
采用Advant Edge软件建立了Inconel 718超声椭圆振动车削有限元仿真模型。对比试验数据验证了有限元仿真模型的正确性。基于田口法,结合有限元法和部分析因法设计试验,获得了Inconel 718超声椭圆振动辅助车削过程中五个因子(切削深度、... 采用Advant Edge软件建立了Inconel 718超声椭圆振动车削有限元仿真模型。对比试验数据验证了有限元仿真模型的正确性。基于田口法,结合有限元法和部分析因法设计试验,获得了Inconel 718超声椭圆振动辅助车削过程中五个因子(切削深度、进给量、振动频率、振幅和切削速度)间以主切削力为指标的交互效应显著状况。根据五个因子间的交互效应显著状况并结合有限元法设计田口试验,引入田口法的信噪比分析,研究了这五个因子对主切削力的影响规律。根据各水平下各因子的信噪比分布,获得这五个因子有利于降低主切削力的最优参数组合。最后,通过对比仿真值与田口预测值,验证了田口法运用信噪比优化参数的有效性。 展开更多
关键词 INCONEL718 超声椭圆振动辅助车削 有限元 田口法
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细长轴超声椭圆振动辅助车削试验 被引量：3
9
作者 徐文君 路冬 +1 位作者 李卫生 李俊强 《工具技术》 北大核心 2016年第11期17-22,共6页
设计了铝合金细长轴超声椭圆振动辅助车削试验,测量了不同超声波电压下的刀具振幅。分析了铝合金细长轴超声振动辅助车削切削力变化规律,开展了普通车削与超声椭圆振动辅助车削单因素对比试验,对比了两种不同加工方法对切削力及细长轴... 设计了铝合金细长轴超声椭圆振动辅助车削试验,测量了不同超声波电压下的刀具振幅。分析了铝合金细长轴超声振动辅助车削切削力变化规律,开展了普通车削与超声椭圆振动辅助车削单因素对比试验,对比了两种不同加工方法对切削力及细长轴不同区域表面粗糙度。试验结果表明:在相同切削参数条件下,超声椭圆振动辅助车削三个方向的切削力均小于普通车削切削力,并且随着振幅的增加切削力进一步降低。两种加工方式下细长轴的中间区域表面粗糙度均比两端差,但超声椭圆振动车削沿细长轴长度方向的表面粗糙度的均匀一致性优于普通车削。超声椭圆振动车削加工后的表面纹路较普通车削均匀缜密,且断屑效果优于普通车削,普通车削形成的切屑为连续切屑,切屑缠绕严重,而超声椭圆振动辅助车削的切屑形状为断续切屑,随着振幅的增大断屑效果提高。 展开更多
关键词 细长轴 超声椭圆振动辅助车削 切削力 表面粗糙度
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