基于线接触的回转二次曲面加工仿真研究

根据线接触加工回转二次曲面基本原理,建立基于磨粒磨损理论的线接触加工过程仿真模型,给出仿真流程并分析仿真过程各项参数的选取方法,最后基于此模型来研究加工参数如磨粒大小、工件初始面形和刀具初始面形对加工结果的影响,仿真结果表明工件和刀具初始面形对加工结果没有影响。     

超高强度钢航空零件切削仿真与参数优化

为了研究超高强度钢航空零件的切削性能,保证切削加工时刀具的耐用度和加工质量,通过三因素三水平正交仿真分析,探讨了主轴转速、每齿进给量和背吃刀量三个因素对切削温度、最大主应力、刀具扭矩和总切削力等评价指标的影响。在仿真结果数据的基础上,通过极差分析法得出了各因素对各项评价指标的影响顺序以及影响趋势图;同时利用仿真结果数据建立了BP神经网络,进一步得出了各项评价指标的数学模型,最后通过遗传算法寻优,得出了超高强度钢铣削加工时的最优切削参数个体。     

难加工材料刀具磨损检测技术研究与应用

利用刀具磨损检测技术,拍摄刀具后刀面磨损图像,以磨损图像为基础,分析刀具磨损状况、确定刀具磨损量,然后采用离散刀具磨损过程与有限元仿真相结合的方法实现长时间切削刀具磨损的仿真。对刀具磨损检测仪的原理、构成及检测过程等做了简要介绍,并对其在难加工材料切削参数优化、新刀具选用试切方面进行了初步应用。     

高速铣削铝合金7055铣削力和铣削温度的仿真研究

采用有限元分析软件AdvantEdge模拟了航空铝合金7055高速铣削过程,获得了单个刀齿高速加工中铣削力变化曲线,预测了不同切削时间下工件及刀具上的温度分布,获得了刀具前刀面和后刀面的温度分布曲线;建立了高速铣削参数对铝合金7055铣削力和铣削温度的影响曲线,可辅助优化切削加工参数,有助于减小切削过程中刀具的磨损,改善刀具切削状态,提高刀具使用寿命.     

基于不同前角的航空铝合金切削过程分析

为合理选用刀具前角,研究前角变化对航空铝合金7050-T7451切削过程的影响.对前角影响进行理论分析,并借助有限元软件ABAQUS/Explict建立热力耦合的平面应变正交切削模型,采用Johnson-Cook材料本构关系及失效准则模拟不同刀具前角时切屑的形成过程,对比分析了前角变化对切屑形态、切削力和切削温度的影响.仿真结果表明,大前角的刀具有利于改善切削过程,但为避免产生带状切屑,合理的前角范围应为8°～l6°.通过对两种方法的分析结果对比,验证了有限元模型的准确性,对实际加工具有一定的指导意义.     

切削过程有限元仿真研究进展

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。     

钛合金材料的切削加工及专用刀具开发

本文主要针对多种典型钛合金的车削、铣削和钛合金剥皮与平头等3种加工方式从高速切削加工中切削刀具、材料切削性能评价、切削加工机理、建模仿真及工艺优化等方面进行阐述。     

复杂槽型刀片车削时表面残余应力有限元仿真与试验

针对复杂槽型车刀片对残余应力分布的影响进行有限元仿真,得到前角及涂层对残余应力的影响规律;通过切削试验分析了切削参数和刀具参数对切削力和切削温度的影响作用,进而研究了槽型和涂层对残余应力的影响规律.研究结果表明:涂层刀具减少了已加工表面的残余拉应力;轴向和切向残余应力是拉应力,且切向残余应力大于轴向残余应力.     

切削过程稳定性的研究现状

研究切削过程振动产生的原因和种类,并合理选择切削参数和加强刀具的切削性能来减轻刀具在金属切削过程中振动的具体措施是很有必要的,从而保证加工过程动态平稳性,实现高质量、高效率生产的要求。     

钛合金切削加工技术研究进展

钛合金是典型的难加工材料,加工时刀-屑接触面积小、应力大、温度高,刀具粘结磨损、扩散磨损严重。刀具材料的合理选择是应对钛合金加工的首要问题,含钛刀具在高速下可以用于切削钛合金。在一定条件下刀具表面形成稳定的钛合金粘接层,可以起到抑制磨损的作用。随着数值计算理论和软件工具的不断发展,切削过程仿真和预测必将在钛合金切削加工理论和技术的研究中起到越来越重要的作用。     

钛合金铣削刀具/工件接触区域温度预测

钛合金（Ti-6Al-4V）因其优良的综合性能广泛应用于航空航天领域中,然而由于其导热系数低、弹性模量低等特性,铣削加工过程中刀具/工件接触区域温度过高,从而导致刀具磨损严重,影响已加工表面质量。因此研究切削过程中刀具/工件接触区域温度具有重要意义。从切削机理出发,将切削区域的3个热源等效为螺旋线热源,其中热流密度计算类比铣削力预测模型中铣削力计算方法,提出包含铣削热系数的热流密度计算模型,并通过实验标定铣削热系数,结果表明热流密度随切削厚度增加接近于线性增加。建立刀具/工件接触区域温度预测模型,通过半人工热电偶测温实验对模型的可行性与准确性进行了验证,实验值与预测值的相对误差在10%之内。提高了刀具/工件接触区域温度的计算精度,并为切削参数的合理选择提供理论基础。     

立式铣刀结构参数分析与加工仿真研究

航空航天领域大量使用的薄壁叶片等复杂曲面零件,多采用立式铣削方法加工制造。增大刀具与工件接触可以提高加工效率,但刀具的结构参数对铣削质量影响较大。建立铣削力学模型,对立式铣削加工进行分析,确定铣削加工过程中的主要影响因素是铣刀螺旋角、铣刀直径和铣刀刃数。采用AdvantEdge FEM软件,以单变量因素进行铣削有限元仿真,分析铣削力、加工形变、应力应变等影响。结果表明:铣刀螺旋角增大,铣刀半径增加,铣刀刃数增加,可有效地改善刀具应力和形变,增强刀具振动的稳定性,提高加工质量。     

针对航空难加工材料的刀具与切削参数优化途径

解决难加工材料的切削加工在很大程度上依赖刀具材料、结构的合理组合与切削参数的优化。每一种刀具材料和结构都有其适用的加工范围和最合理的切削参数,为了达到加工目标,往往要根据被加工材料的特性及其实际加工条件,综合考虑刀具材料的物理、化学性能优选刀具,通过试验和数学归纳获得优化切削加工解决方案。     

钛合金TC4粗加工刀具优选及切削参数优化

针对市场上一些适用于钛合金粗加工的立铣刀,进行了刀具优选的切削试验,选用单元材料可变加工成本作为刀具优选评价指标,对刀具的切削性能进行了量化评价。优选试验结果表明,价格低廉的焊接式硬质合金立铣刀用于钛合金粗加工的性价比较高,整体式硬质合金刀具用于钛合金粗加工并不经济。使用单因素试验法对优选出的刀具进行切削参数优化试验,得到了焊接式硬质合金立铣刀粗加工钛合金时较适用的切削参数范围。同时以不同的加工效率为约束,以单元材料最小加工成本为优化目标函数,对刀具的切削参数进一步优化,使用遗传算法对优化模型进行求解。优化结果显示,焊接式硬质合金立铣刀的加工效率不宜太大,优化得到了刀具较经济的加工效率和较理想的切削参数。     

面向航空结构件的高性能加工刀具性能评价

随着航空业的不断发展,现代飞机和航天器性能要求越来越高,零件外廓尺寸相对截面尺寸较大,铣削加工余量大、加工工艺性差,加工工期长,尤其加工薄壁零件时尺寸更是难以保证[1].实现航空结构件的高精度、高效率和高可靠性铣削加工是航空制造业面临的重要技术难题之一.在航空整体结构件高速铣削加工中,影响切削加工的最直接因素就是刀具的切削性能,刀具寿命、切削力和工件表面质量等均与刀具的几何参数有关.选择合理的刀具几何参数,不仅能够提高生产效率,还能延长刀具的使用寿命[2].如何有效地选择加工航空结构件切削刀具,对实现航空关键结构件的高效精密加工至关重要.     

基于MATLAB的切削力建模方法研究

提出了一种镗削过程中基于MATLAB的切削力仿真预测方法,并开发了一种切削力仿真软件。通过建立镗削加工过程的基本参数,研究了刀具几何参数和加工工艺参数与切削面积和线长的关系;根据主副切削刃参与切削情况,将镗削过程分为4种工况,分别计算4种工况下的切削面积和线长,通过MATLAB仿真得到相应的函数关系曲线;建立切削力关于切削面积和线长的数学模型,从而得到切削力与镗削基本参数的关系,同时对镗削过程刀具振动进行研究。通过试验对比,验证了基于MATLAB的切削力仿真预测方法的准确性,为镗削过程中切削力和振动的智能控制奠定基础。     

Ti(C,N)涂层刀切削磨损分析及应对措施

金属切削过程中,造成刀具磨损的主要原因是刀具和工件之间的接触和摩擦以及刀刃附近高温高压的极端恶劣的条件.切削区域任何一个单元接触条件的改变都会影响刀具的磨损,这些条件主要包括刀具材料、刀具涂层以及刀具几何规格,其他条件还有工件材料及其物理性能,刀具参数和合适的切削条件,冷却润滑条件,切削过程中机床振动较大或刀跳较严重时导致刀具出现波动的过载等.     

薄壁件周铣切削力建模与表面误差预测方法研究

薄壁件加工变形是影响加工精度与质量的关键因素,而切削力建模则是预测表面加工误差的基础。针对两种典型的切削力模型,系统地研究了薄壁件周铣加工过程中切削力变化及表面变形误差分布的有限元计算方法,提出了基于三维非规则网格的刀具/工件变形的耦合迭代格式以及恒定网格下材料去除效应的变刚度处理方法等关键技术,仿真过程充分考虑了切屑厚度变化及不同切削参数对预测结果的影响。以典型钛合金航空材料构件为例,数值计算结果与实验参考数据比较表明,两种切削力模型对同一切削过程的预测均具有很好的一致性。     

高压冷却下切削高温合金刀具应力分布研究

高温合金广泛应用于航空航天等领域,是一种典型的难加工材料。PCBN是一种超硬刀具材料,在加工高温合金时性能优异,但切削过程中存在刀具磨损和破损严重等现象。高压冷却是一种新的冷却方式,能够有效减小机械冲击,并影响刀具应力分布,因此研究高压冷却下的刀具应力分布具有重要意义。首先建立高压冷却下刀具应力模型,为高压冷却下刀具应力变化规律提供理论基础;其次采用有限元方法,对不同冷却条件、切削用量和冷却压力的刀具应力分布进行仿真结果分析,获得不同切削条件对刀具应力的影响规律;最后进行高压冷却试验,分析切削力、刀具应力分布及刀具破损变化规律,为高压冷却下高效加工高温合金和刀具优化等提供一定的技术基础。     

碳纤维增强PEEK薄壁结构件加工工艺研究

对PEEK/CA450材料特性、切削性能进行了分析,通过加工试验研究了该材料典型薄壁零件的工艺特点、切削参数及热处理过程,优选出最佳的工艺参数。试验结果表明:优化零件结构设计可以有效降低材料内应力和加工难度;采用PCD刀具及合适的切削参数可以保证该材料薄壁零件的加工质量;加工过程中的热处理有助于提高产品的成品率和尺寸精度。采用优化后的工艺方法,最终成功加工出符合设计性能要求的PEEK/CA450薄壁零件。