超声椭圆振动切削航空铝合金的数值研究

为了研究7075航空铝合金在超声椭圆振动切削（Ultrasonic Elliptical Vibration Cutting, UEVC）下切削速度、背吃刀量、振幅和频率对切削力和切削温度的影响。课题组运用ABAQUS有限元软件建立了仿真模型，对比分析了不同切削方式对航空铝合金力学性能的影响。仿真结果表明：在UEVC过程中，随着切削速度和切深的增加，切削力逐渐增加，切削温度逐渐升高；随着X方向的振幅和振动频率的增加，切削力和切削温度逐渐降低；背吃刀量对切削力的影响最为明显。与常规切削（Conventional Cutting, CC）相比，UEVC能够明显降低切削力和切削温度，是一种改善航空铝合金切削性能的有效加工方式。     

椭圆振动车削TC4的切屑形态和切削力研究

为探究超声椭圆振动车削钛合金TC4过程中振幅、频率和刀尖圆角半径对切屑和切削力的影响，课题组通过建立有限元模型，将常规切削（CC）和椭圆振动切削（EVC）钛合金TC4过程进行对比研究。首先对所用超声椭圆振动的运动特性进行推导，确定刀屑接触率；其次通过理论分析，将切屑和切削力相结合，建立切削力模型；最后分别研究不同频率、振幅对超声椭圆振动切削稳定过程时的切屑形态、切削力和切削温度的影响。研究结果表明：椭圆振动切削过程刀具和切屑间存在周期性地分离，可以用刀屑接触率ts表示；在一定的范围内，增加振动幅值、振动频率以及刀尖圆角半径可以减小切屑厚度，降低切削力；EVC方式下可以选择合理的参数来降低切削力，并可以通过测量宏观切屑厚度来预测切削力，更好地指导生产加工。     

硬质合金刀具加工参数模型优化方法研究

针对硬质合金刀具开发过程中的切削性能评价,通过理论与实验分析,以硬质合金刀具对铸铁车削加工为例,进行切削性能分析和工艺试验,采用均匀试验设计方法、多元回归法建立数学模型,通过对切削力、振动、表面质量的分析,优化刀具的切削参数,并对回归方程进行显著性检验.研究结果可以为刀片切削参数选择提供依据,为合理评价刀具使用性能提供有效方法.     

基于Matlab的减振镗杆动态特性分析

机床切削过程中产生的颤振会降低机械加工质量和切削效率，严重影响车床和刀具的使用寿命，产生的环境噪声同时影响工人的身体健康。在影响刀具颤振产生的众多因素中，切削参数（包括切削速度、进给量、背吃刀量）起着不可或缺的作用。为了抑制振动，建立减振镗杆非线性系统的动力学数学模型，加载正弦切削力；采用单因素影响分析方法，研究3种切削参数分别对减振镗杆及减振块最大幅值的影响，绘制不同切削参数下的减振镗杆幅频特性曲线；综合所得仿真结果，分析切削参数对减振镗杆振动影响的规律。所得规律为振动控制策略提供理论依据。     

碳纤维复合材料超声振动磨削制孔试验研究

针对碳纤维复合材料在传统钻削过程中存在钻削轴向力过大和制孔质量差的问题，笔者提出了超声振动辅助磨削制孔工艺。该工艺在制孔时磨头既绕自身轴线自转又绕孔中心轴线做圆锥摆动公转，同时在磨头轴向施加超声振动；分析了制孔工艺下刀具的运动轨迹，研究了制孔工艺过程中的切削力、切削温度的变化情况；利用扫描电镜对孔出入口处的加工质量进行观测分析。结果表明：超声振动辅助磨削制孔能有效降低制孔轴向力和切削温度；制孔出口处的纤维撕裂、分层和毛刺等缺陷显著减少，孔壁表面也未出现明显的纤维拔出现象。超声振动辅助磨削制孔工艺为碳纤维复合材料的高质量制孔提供了一种新方案。     

基于AdvantEdge的表面微织构刀具切削性能仿真研究

表面微织构的刀具与无微织构刀具的切削性能不同，为了研究前刀面带有沟槽微织构的硬质合金刀具的切削性能，通过三维绘图软件绘制织构刀具的二维简化图导入AdvantEdge 中，利用有限元软件AdvantEdge构建切削过程的二维仿真模型，在相同条件下，运用单一变量法对微织构和无微织构刀具进行二维切削仿真，通过对比发现织构刀具在应力、切屑形态方面都有积极的改善作用，刀具表面微织构能够降低切削力、切削温度。     

基于ABAQUS的高速切削锯齿形切屑仿真

为了更好地研究在高速金属切削过程中出现的锯齿形切屑的形成机理,以ABAQUS/Explicit软件为平台,利用 有限元方法对AISI1045的高速切削过程进行了建模与仿真,建立了分离线模型,利用拉格朗日网格划分方法对模型进 行了网格划分,实现了仿真功能,获得了在锯齿形切屑形成的过程中,应力、温度、切削力和总能量随时间变化情况的数 据。在此基础上,以绝热剪切理论为基础分析了锯齿形切屑的形成机理。研究表明,在应力和温度图中,有明显的绝热 剪切带,说明了用绝热剪切理论分析高速切削塑性材料的可行性;锯齿形上升的总能量图说明了加工过程是一个有规律 的振动的过程;切削力的波动图说明了切削振动的频率过大。     

硬态车削H13钢切削力与表面粗糙度试验研究

为了探究H13钢硬态车削过程中的切削力与工件表面粗糙度，课题组采用单因素试验和多因素正交试验法设计车削试验。通 过极差分析法对试验结果进行分析，研究不同切削速度、进给量和背吃刀量对切削过程中切削力以及工件表面粗糙度的影响，并比较切削力与表面粗糙度的变化 规律。结果表明：影响切削力的显著性参数为背吃刀量＞进给量＞切削速度；影响工件表面粗糙度的显著性参数为进给量＞切削速度＞背吃刀量。通过单因素试 验分析可知，切削力与表面粗糙度变化有一定的相关性，表面粗糙度的变化趋势和切削力一致。     

基于Matlab的细长轴车削振动因素研究

颤振是影响金属切削加工工件表面质量的主要因素,尤其车削细长轴工件时更容易发生切削颤振。文章基于横 向振动理论建立了细长轴车削过程的振动模型,并从力学及数值分析角度求解了切削力引起的工件振动响应;在Matlab 软件中通过仿真研究了切削用量和工件长径比的变化对工件振动响应的影响。设计了以背吃刀量、进给速度、主轴转速 及工件长径比为变量的四因素三水平正交车削实验,分析4个因素对工件切削力的影响。实验表明长径比、背吃刀量、进 给速度和转速对切削力的影响程度依次降低,实验结论验证了仿真结果的正确性,揭示了细长轴车削过程的动态特性。     

基于ABAQUS的高温合金GH4169切削力仿真研究

为了研究镍基高温合金加工中切削用量对切削力的影响，课题组借助高温合金的材料本构模型、失效准则、切削过程中的切屑分离准则和摩擦模型，利用ABAQUS有限元分析软件建立了镍基高温合金的二维切削仿真模型，分别以切削速度、切削深度和进给量为单一变量，探究切削力的变化规律。结果表明：切削力随切削速度的增加而减小，并趋于稳定状态；切削力随着进给量和切削深度的增大而增大；相较于切削速度，进给量和切削深度对切削力的影响更大。