超声振动辅助车削SiCp/Al切屑形成机理及表面粗糙度研究

1

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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PCBN刀具切削高温合金锯齿形切屑形成机理 被引量：19

2

作者 吴明阳 赵旭 +3 位作者 计伟 程耀楠 刘利 刘献礼 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期179-186,共8页

高温合金被广泛的应用于航空航天工业中,它是一种典型的难加工材料,切削过程刀具磨损严重。PCBN刀具作为一种超硬刀具材料在加工高温合金方面具有较大潜能,但由于PCBN刀具没有断屑槽,故断屑困难。因此研究切削参数以及刀具磨损对切屑形... 高温合金被广泛的应用于航空航天工业中,它是一种典型的难加工材料,切削过程刀具磨损严重。PCBN刀具作为一种超硬刀具材料在加工高温合金方面具有较大潜能,但由于PCBN刀具没有断屑槽,故断屑困难。因此研究切削参数以及刀具磨损对切屑形成的影响规律对推进PCBN刀具的应用具有重要的意义。通过试验研究切削参数和刀具磨损对切削力、切屑宏观状态和切屑微观参数(切屑剪切角、切屑厚度、齿高和齿间角)的影响规律。试验结果表明:当切削速度为97 m/min,切削深度为0.1 mm,进给量为0.14 mm/r时,切屑的宏观状态最佳。并根据试验结果,确定了绝热剪切带的位置和两个切屑锯齿形成的关系,进而建立了PCBN刀具切削高温合金GH4169的锯齿形切屑的形成机理模型:当刀具运动到某一点开始出现绝热剪切带,继续运动到下一点,形成一个锯齿,继续运动将出现下一个剪切失稳。 展开更多

关键词 切屑形成机理 GH4169 PCBN刀具 切削力 刀具磨损

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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

3

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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车铣加工的运动学模型与切屑形成机理 被引量：6

4

作者 武文革 庞学慧 +1 位作者 李梦群 常兴 《华北工学院学报》 2003年第4期297-299,共3页

　分析切屑形成机理及刀具、切削刃与工件在X-Y,X-Z平面内可能的接触范围.建立了车铣过程的一种运动学模型.得出了圆周切削刃车铣时切削厚度的计算公式.

关键词 车铣加工 运动学模型 切屑形成机理 圆周切削刃 切削厚度

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NC车削加工切屑形成机理的有限元仿真 被引量：2

5

作者 赵迎祥 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2003年第8期33-35,共3页

有限元分析已经被广泛的应用于金属切削加工过程中切屑形成的建模与仿真。根据切屑的几何参数 ,给出了不同类型切屑的三维实体模型 ;介绍了三维卷曲切屑的有限元建模的方法和切屑折断的条件 ;并对其中的一例模型进行了有限元建模和分析 ... 有限元分析已经被广泛的应用于金属切削加工过程中切屑形成的建模与仿真。根据切屑的几何参数 ,给出了不同类型切屑的三维实体模型 ;介绍了三维卷曲切屑的有限元建模的方法和切屑折断的条件 ;并对其中的一例模型进行了有限元建模和分析 ,将有限元仿真结果和实验分析结果进行了比较 ,具有很好的一致性 ,证实了有限元仿真对切屑形成的预测能力。最后 ,提出切屑形成机理和有限元发展中存在的问题以及未来的研究方向。 展开更多

关键词 车削加工 切屑形成机理 有限元 仿真 数控加工 实体建模

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PCBN刀具铣削淬火钢切屑形成机理的探讨 被引量：1

6

作者 吴湘柠 刘冠民 《机械制造》 2006年第7期46-49,共4页

综述了有关淬火钢高温软化切削机理的研究现状,通过T—V耐用度试验、铣削力试验和切屑显微组织的分析,对PCBN刀具铣削淬火钢的切屑形成机理及切屑形态进行了分析和讨论,证实了切削区切屑金属相变的存在。

关键词 PCBN刀具 铣削 淬火钢 切屑形成机理

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PBX切屑的细观特征及形成机理研究 被引量：1

7

作者 唐维 李明 +4 位作者 闫斌 赵永忠 张丘 刘维 赵小东 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期307-311,共5页

采用激光粒度仪测试高聚物粘结炸药(PBX)切屑的粒径,表明相同工艺参数下加切削液的切屑平均粒径大于干车削的,同时粒径随进给量增大而增大,随机床主轴转数提高而减小,未体现出与车削深度相关的明显关系。利用SEM观测发现PBX切屑主要有... 采用激光粒度仪测试高聚物粘结炸药(PBX)切屑的粒径,表明相同工艺参数下加切削液的切屑平均粒径大于干车削的,同时粒径随进给量增大而增大,随机床主轴转数提高而减小,未体现出与车削深度相关的明显关系。利用SEM观测发现PBX切屑主要有针状、块状和鳞片状三种细观形态,切屑的形成体现为裂纹的成核扩展导致的宏观断裂,并主要表现为炸药颗粒的穿晶断裂。使用工业CT探测试样亚表面表明裂纹的扩展路径和刀具工件相对运动状态以及工件结构边界条件有关,方向指向较为薄弱的工件表面。建立的切屑形成过程唯象模型有助于理解切屑的形成机理。 展开更多

关键词 材料科学 高聚物粘结炸药(PBX) 切屑 裂纹 细观特征 切屑形成机理

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高温合金锯齿形切屑绝热剪切带内材料组织演变及形成机理 被引量：2

8

作者 邓鹏飞 赵杰 齐民 《辽宁石油化工大学学报》 CAS 2014年第6期52-56,共5页

为了研究不同铣削条件下切屑的宏观形态,设计了高速铣削单因素试验。通过单因素试验考察了各个铣削参数对铣削力的影响,并对改变铣削速度后得到的切屑的宏观形态进行了分析。对铣削加工中得到的切屑进行镶嵌、抛光、腐蚀,得到其金相显... 为了研究不同铣削条件下切屑的宏观形态,设计了高速铣削单因素试验。通过单因素试验考察了各个铣削参数对铣削力的影响,并对改变铣削速度后得到的切屑的宏观形态进行了分析。对铣削加工中得到的切屑进行镶嵌、抛光、腐蚀,得到其金相显微组织照片,使用Digimizer测量软件对切屑形态各参数进行测量,研究了铣削速度对锯齿化程度和锯齿齿距的影响。通过得到的金相组织照片,对不同铣削参数下的切屑基体和绝热剪切带内材料的组织变化进行分析,得出了锯齿形切屑的形成机理。 展开更多

关键词 高温合金 高速加工 切屑形态 切屑形成机理 铣削

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超精密切削切屑形成过程的SPH方法模拟研究 被引量：3

9

作者 王永刚 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第23期2861-2864,2870,共5页

采用光滑粒子流体动力学方法对单点金刚石刀具超精密切削AISI-4340钢的切屑形成机理及影响因素进行了数值模拟。数值模拟结果显示:当切削厚度较大(0.9μm和0.6μm)时,超精密切削加工产生切屑的形成机制同普通切削一样属于剪切滑移破坏,... 采用光滑粒子流体动力学方法对单点金刚石刀具超精密切削AISI-4340钢的切屑形成机理及影响因素进行了数值模拟。数值模拟结果显示:当切削厚度较大(0.9μm和0.6μm)时,超精密切削加工产生切屑的形成机制同普通切削一样属于剪切滑移破坏,切屑呈锯齿状,切削力呈波浪形振荡;当切削厚度较小(0.30μm和0.15μm)时,切屑形成机制由剪切破坏转换为挤压破坏,形成了带状连续切屑,切削力在进入稳定切削阶段后基本保持恒定。 展开更多

关键词 超精密切削 光滑粒子流体动力学 切屑形成机理 数值模拟

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Ti40阻燃钛合金切屑形成和铣削力波动特性研究

10

作者 吕东升 王保升 侯军明 《制造技术与机床》 北大核心 2022年第9期131-136,142,共7页

Ti40阻燃钛合金是beta型钛合金,在切削过程中,切削变形复杂、切削温度高、切削力大且波动大,使得刀具磨损破损十分严重。通过对切屑金相图片进行观察,研究Ti40切屑形态及形成机理,同时对Ti40阻燃钛合金的铣削力波动特性进行分析,分析切... Ti40阻燃钛合金是beta型钛合金,在切削过程中,切削变形复杂、切削温度高、切削力大且波动大,使得刀具磨损破损十分严重。通过对切屑金相图片进行观察,研究Ti40切屑形态及形成机理,同时对Ti40阻燃钛合金的铣削力波动特性进行分析,分析切屑形成过程、机理与铣削力波动特性之间的关系。结果表明:晶粒内部生成大量绝热剪切带,切屑厚度呈不规则变化,形成的锯齿形切屑表面上有大量微锯齿和明显的微裂纹产生;随着切削速度升高,绝热剪切带形成频率提高,显著锯齿形切屑形成,剪切变形带之间亚晶粒数量显著增加和细化。铣削力在波峰上发生了显著波动,波动次数和幅度与显著锯齿形切屑形成相对应。铣削力波动是锯齿形切屑形成过程中发生了绝热剪切和振动导致的切削方向改变等综合因素引起。 展开更多

关键词 TI40阻燃钛合金 锯齿形切屑 切屑形成机理 铣削力波动

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单晶铜在不同温度下的纳米切削机理研究

11

作者 张彭 李新建 +3 位作者 张健生 张毅 黄小光 叶贵根 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期265-277,共13页

目的虽然纳米切削是21世纪超精密加工技术的重要发展方向之一,但现有的纳米切削机理仍不完善。因此,采用数值模拟方法,从晶体结构、力学和粒子运动等方面对纳米切削机理进行补全。方法首先,基于分子动力学方法对纳米尺度下的单晶铜进行... 目的虽然纳米切削是21世纪超精密加工技术的重要发展方向之一,但现有的纳米切削机理仍不完善。因此,采用数值模拟方法,从晶体结构、力学和粒子运动等方面对纳米切削机理进行补全。方法首先,基于分子动力学方法对纳米尺度下的单晶铜进行了拉伸模拟,总结其在不同温度下的韧脆性特征;其次,对纳米尺度下的单晶铜进行了切削模拟,系统性地研究了切削过程中晶体结构、切削力、应力应变分布,以及原子运动特征在不同材料韧脆性下的变化规律。结果拉伸模拟结果表明,低温下单晶铜脆性特征显著,但仍具有一定的韧性。随着温度的升高,单晶铜脆性减弱,韧性增强。切削模拟结果表明,靠近工件自由面的材料沿主剪切方向发生持续的剪切滑移和周期性的长距离错动,形成多种晶体结构有序分布的块状切屑。靠近刀具的材料在推挤作用下由晶体结构变为非晶结构,之后持续流动形成切屑。随着切削温度的升高,块状切屑中的长距离错动频率提高,通过剪切形成的块状切屑尺寸减小,而通过推挤形成的流动状切屑厚度增加。结论切屑的形成方式包括剪切和推挤2种类型。低温下,剪切切屑形成过程占据主导地位,切屑呈现明显的块状。随着温度升高,切屑形成机理从剪切向推挤转变。 展开更多

关键词 纳米切削 切屑形成机理 分子动力学模拟 单晶铜 不同温度条件

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深孔钻断排屑机理与变切深加工数控宏程序研究 被引量：10

12

作者 杨顺田 杨天雄 彭美武 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2012年第4期80-83,共4页

深孔加工面临许多困难,其中最主要的困难是断排屑、钻偏及折断钻头。文章针对深孔加工的特殊性,研究了切屑形成机理及各种断、排屑方式,采用"变切深、引钻"等方法并通过数控宏程序控制深孔加工,解决了断排屑、钻偏及折断钻头... 深孔加工面临许多困难,其中最主要的困难是断排屑、钻偏及折断钻头。文章针对深孔加工的特殊性,研究了切屑形成机理及各种断、排屑方式,采用"变切深、引钻"等方法并通过数控宏程序控制深孔加工,解决了断排屑、钻偏及折断钻头等难题,应用结果表明,深孔加工的断排屑效果明显,加工效率及精度显著提高。 展开更多

关键词 深孔加工 切屑形成机理 变切深 引钻 断排屑方式 NC程序控制

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有限元法在金属高速切削加工技术中的应用 被引量：8

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作者 王文凯 汤文成 《机械设计与制造》 北大核心 2008年第6期195-197,共3页

阐述了有限元法在切削过程、切削加工表面残余应力计算、切削热和切削温度、以及切屑形成机理等高速金属切削加工中的应用,总结分析了有限元法在这些方面研究取得的成果及不足,展望了高速切削加工技术的研究方向。

关键词 有限元法 高速切削 切屑形成机理 切削热

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SiCp/Al复合材料切削仿真与实验研究 被引量：4

14

作者 范依航 霍志倩 郝兆朋 《制造技术与机床》 北大核心 2022年第2期43-49,共7页

由于SiCp/Al颗粒增强复合材料具有高比模量、高比强度、耐磨性好、耐高温和导热导电性能良好等优异性能,使其在工程应用中成为了传统金属的精良替代品。针对体积分数为45%的SiCp/Al颗粒增强复合材料进行切削研究,建立切削仿真模型,从应... 由于SiCp/Al颗粒增强复合材料具有高比模量、高比强度、耐磨性好、耐高温和导热导电性能良好等优异性能,使其在工程应用中成为了传统金属的精良替代品。针对体积分数为45%的SiCp/Al颗粒增强复合材料进行切削研究,建立切削仿真模型,从应力场的分布情况、颗粒的断裂与破碎机理以及切屑表面的裂纹扩展等方面对切削机理进行仿真分析,并通过铣削实验进行了验证。结果表明,颗粒的断裂与破碎主要发生在剪切区和工件与切屑的分离面,同时由于颗粒的存在会使切屑表面产生微裂纹,微裂纹的扩展是影响切屑表面形态的重要因素。 展开更多

关键词 SICP/AL复合材料 有限元仿真 应力分布 切屑形成机理

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