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切削过程绝热剪切带的滑移线场研究

机械工程学报 2022年第7期58卷 284-294页

作者：王敏杰王阳魏兆成段春争大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室大连116024

根据滑移线场理论,对于切削过程绝热剪切带内的塑性变形,提出了一种四边界五区域滑移线场模型,并给出了相应的速矢图。定义了包括刀屑摩擦接触边界、刚塑性边界、准刚塑性边界和准自由边界的绝热剪切带滑移线场边界。根据不同的应力边... 详细信息

根据滑移线场理论,对于切削过程绝热剪切带内的塑性变形,提出了一种四边界五区域滑移线场模型,并给出了相应的速矢图。定义了包括刀屑摩擦接触边界、刚塑性边界、准刚塑性边界和准自由边界的绝热剪切带滑移线场边界。根据不同的应力边界条件、绝热剪切带内滑移线场应力变化趋势和滑移线场几何形状分析,将绝热剪切带滑移线场划分为五个区域。采用矩阵算子法确定了滑移线场模型的几何参量,给出了求解绝热剪切带内应力分布的方法。采用提出的绝热剪切带滑移线场模型,对于正交切削FV520(B)不锈钢材料,分析计算了由于绝热剪切引起的导裂角随刀具前角和切削速度的变化规律。通过已加工表面几何形貌实验观察,印证了导裂角与已加工表面质量的相关性。

关键词：切削过程绝热剪切带滑移线场导裂角已加工表面质量

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切削过程中的智能技术

机械工程学报 2018年第16期54卷 45-61页

作者：刘献礼刘强岳彩旭王力翚 LIANG S Y 计伟高海宁哈尔滨理工大学高效切削及刀具国家地方联合工程实验室瑞典皇家理工学院佐治亚理工学院乔治·W·伍德拉夫机械工程学院

切削过程是非常复杂的加工过程,在切削过程中涉及物理学、化学、力学、材料学、振动学、摩擦学、传热学等多学科多领域的相关知识与理论,对于切削过程的控制一直以来是切削研究的重点。随着加工技术不断发展与工业4.0时代的到来,切削过... 详细信息

切削过程是非常复杂的加工过程,在切削过程中涉及物理学、化学、力学、材料学、振动学、摩擦学、传热学等多学科多领域的相关知识与理论,对于切削过程的控制一直以来是切削研究的重点。随着加工技术不断发展与工业4.0时代的到来,切削过程的智能加工技术已经成为切削研究的热点,在切削过程中应用智能加工技术是必然的发展趋势。阐述智能加工技术的内涵、应用智能加工技术的流程,并对智能加工技术所涉及的关键技术进行说明。论述了学者们应用智能加工技术在仿真优化、切削过程状态监测与优化控制等方面的研究成果。通过分析智能加工技术的应用前景与存在问题,指出了智能加工技术尚待解决的主要科学问题及关键技术。智能加工是加工技术的发展方向,智能加工技术在切削过程中的应用一定会带来制造业的又一次技术革命。

关键词：智能加工技术切削过程仿真优化在线监测人工智能优化控制

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金属切削过程颤振控制技术的研究进展

机械工程学报 2010年第7期46卷 166-174页

作者：王跃辉王民北京工业大学机械工程与应用电子技术学院北京100124

综述金属加工过程中颤振控制的研究概况和进展。根据颤振发生的原因和特点,把对于颤振的控制策略分为对于机床结构的控制和对于切削过程的控制,对于机床结构的控制又进一步分为被动控制、半主动控制和主动控制,总结归纳了前人的研究成果... 详细信息

综述金属加工过程中颤振控制的研究概况和进展。根据颤振发生的原因和特点,把对于颤振的控制策略分为对于机床结构的控制和对于切削过程的控制,对于机床结构的控制又进一步分为被动控制、半主动控制和主动控制,总结归纳了前人的研究成果,梳理当前的研究进展。切削颤振控制技术在理论方面受到的制约仍然存在,一些新的技术和新的材料的出现促进颤振控制研究的快速发展,但同时它们本身的发展还面临的一些亟待突破的问题,对这些问题进行分析。随着智能材料和新的控制理论和思想的发展,除传统的控制方法不断得到改进和发展之外,基于智能材料的各种智能控制技术、时滞控制器,以及针对切削过程的非线性、时变性的模糊控制,神经网络等智能控制算法的应用等一些新的控制方法和趋势逐渐也出现在颤振控制的研究中,对它们的研究状况进行分析和展望。最后对切削颤振控制技术发展的总体状况进行评述。

关键词：切削过程颤振控制加工稳定性

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面向切削过程的刀具数字孪生模型

计算机集成制造系统 2019年第6期25卷 1474-1480页

作者：孙惠斌潘军林张纪铎莫蓉西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室

刀具磨损状态退化建模和仿真的结果难以真实地反映物理现实,使刀具的选用、更换和修磨决策缺乏可靠依据,严重地影响了刀具精准利用的优化和控制,以及生产系统的动态调控。针对该问题,在数字孪生理念的基础上,提出面向切削过程的刀具数... 详细信息

刀具磨损状态退化建模和仿真的结果难以真实地反映物理现实,使刀具的选用、更换和修磨决策缺乏可靠依据,严重地影响了刀具精准利用的优化和控制,以及生产系统的动态调控。针对该问题,在数字孪生理念的基础上,提出面向切削过程的刀具数字孪生模型,探讨了其概念、组成、功能和运作流程,详细论述了数字孪生驱动的刀具磨损监测、剩余寿命预测、刀具选用决策和刀具服务,并通过原型系统进行了验证。通过刀具物理对象与虚拟模型的交互与共融,面向切削过程的刀具数字孪生模型可提高刀具全生命周期状态管理的智能性、主动性、预测性,支持面向刀具精准利用的优化、决策和服务。

关键词：数字孪生刀具切削过程磨损监测剩余寿命预测刀具选用决策刀具服务

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金属切削过程的有限元法仿真研究

大连理工大学学报 2007年第6期47卷 829-833页

作者：王殿龙于贻鹏大连理工大学机械工程学院辽宁大连116024

切削过程的建模和仿真在改善切削刀具的设计和优化切削参数方面有很大的发展潜力.建立了切削过程仿真的有限元模型预报切削力、刀具应力和切削温度.在预先收集工件流动应力数据和高应变率及高温下的摩擦因数的基础上,利用有限元软件Def... 详细信息

切削过程的建模和仿真在改善切削刀具的设计和优化切削参数方面有很大的发展潜力.建立了切削过程仿真的有限元模型预报切削力、刀具应力和切削温度.在预先收集工件流动应力数据和高应变率及高温下的摩擦因数的基础上,利用有限元软件Deform仿真研究切削过程.为了验证仿真准确性,进行了硬度200HB的45#钢的无涂层硬质合金刀具切削试验.结果表明:切削力的预测值和试验值之间表现出了合理的一致性和共同的发展趋势;预测的切削温度的最高点无论在什么切削条件下,总是落在刀具的前刀面靠近主切削刃的部分;预测的最高的刀具应力出现在刀具的前刀面上靠近主切削刃的部分.

关键词：切削过程仿真有限元法

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水下坡口机切削过程运动学研究

哈尔滨工程大学学报 2005年第4期26卷 472-476,512页

作者：弓海霞孟庆鑫王立权张岚哈尔滨工程大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001

坡口机是海底输油管道维修的必需工具,它可以在水下或其它环境较恶劣的现场进行工作.根据其作业过程借助车铣原理建立了坡口机的运动学模型,针对坡口机的切削特点分别对径向进给运动、周向进给运动和径、周向合成铣削运动进行分析和探讨... 详细信息

坡口机是海底输油管道维修的必需工具,它可以在水下或其它环境较恶劣的现场进行工作.根据其作业过程借助车铣原理建立了坡口机的运动学模型,针对坡口机的切削特点分别对径向进给运动、周向进给运动和径、周向合成铣削运动进行分析和探讨,并进行仿真验证.通过对仿真曲线分析得出了切削过程中各运动参数的关系,切削时运动参数选择原则以及实际工作可选择的切削方法.分析结果为实际坡口机的动力学分析和控制系统设计奠定基础.

关键词：水下坡口机切削过程运动学分析

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奥氏体高锰钢的切削过程与形变强化规律

哈尔滨工程大学学报 2004年第2期25卷 235-239页

作者：刘瑞堂吴青松哈尔滨工程大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001

金属切削过程是切削层金属的塑性变形和断裂过程 .切削过程中 ,金属的形变强化、裂纹形成与长大的知识对理解切屑分离和流出是必要的 .本文应用快速落刀及金相分析方法研究了奥氏体温锰钢 5 0Mn18Cr4切削变形过程中的形变强化和微裂纹... 详细信息

金属切削过程是切削层金属的塑性变形和断裂过程 .切削过程中 ,金属的形变强化、裂纹形成与长大的知识对理解切屑分离和流出是必要的 .本文应用快速落刀及金相分析方法研究了奥氏体温锰钢 5 0Mn18Cr4切削变形过程中的形变强化和微裂纹形成与扩展规律 .研究表明 ,切削过程中的形变强化规律符合幂函数规律 ;切削刃处切削材料的分离是该局部材料形变强化达到断裂应力的结果 ;奥氏体高锰钢切屑属挤裂型切屑 ;切屑断裂源于剪切带 ;在切屑沿前刀面流出过程中。

关键词：奥氏体高锰钢切削过程形变强化挤裂型切屑

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声发射在研究切削过程中的应用

西北工业大学学报 1986年第2期4卷 179-187页

作者：朱名铨严新民沈佩莉张春江西北工业大学西北工业大学讲师工程师副教授

声发射技术在材料试验和无损检测等方面已经得到了较为广泛的应用,它在研究切削过程及刀具破损检测中的应用也正受到国内外学者的关注。本文对车削过程中的声发射信号用加权计数、包络曲线及 RMS 曲线进行了分析研究。研究表明:(1) 加... 详细信息

声发射技术在材料试验和无损检测等方面已经得到了较为广泛的应用,它在研究切削过程及刀具破损检测中的应用也正受到国内外学者的关注。本文对车削过程中的声发射信号用加权计数、包络曲线及 RMS 曲线进行了分析研究。研究表明:(1) 加权计数随刀具切削时间呈线性变化,相关系数在0. 99以上;(2) 声发射信号与切屑形状有密切的关系;(3) 包络曲线分析和加权计数方法是研究切削过程中声发射活动强弱的有效手段,本文对包络曲线分析所采用的特征参数可灵敏地反映切削过程的变化。

关键词：切削过程刀具包络曲线切削时间声发射技术声发射信号切屑

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切削过程中绝热剪切带的滑移线场研究

切削过程中绝热剪切带的滑移线场研究

作者：王阳大连理工大学

学位级别：硕士

随着高速切削在机械制造领域的广泛应用,越来越多的难加工材料在切削过程中发生绝热剪切,由此导致的锯齿形切屑会影响工件材料的切削加工性,因此亟需通过建立切削过程中绝热剪切带的滑移线场模型来认识影响机理和规律。以此指导切削加... 详细信息

随着高速切削在机械制造领域的广泛应用,越来越多的难加工材料在切削过程中发生绝热剪切,由此导致的锯齿形切屑会影响工件材料的切削加工性,因此亟需通过建立切削过程中绝热剪切带的滑移线场模型来认识影响机理和规律。以此指导切削加工参数的合理选择,为生产实践服务,这对实现难加工材料零部件的高质高效加工具有重要的意义。本文针对切削过程中发生的绝热剪切,对绝热剪切带内材料的强烈塑性变形,进行了滑移线场研究,分析了基于绝热剪切行为的切削力和绝热剪切对于已加工表面质量的影响机理及规律。主要研究内容如下:（1）采用金相显微镜对正交切削FV520（B）硬化不锈钢获得的锯齿形切屑微观形貌和绝热剪切带进行了观察测量,获得了锯齿形切屑的变形系数和锯齿化程度以及绝热剪切带宽度和倾角随着切削速度、刀具前角和切削厚度的变化规律。（2）根据滑移线场理论,对于切削过程中绝热剪切带内的塑性变形,提出了一种四边界五区域滑移线场模型,并给出了相应的速矢图。定义了绝热剪切带滑移线场边界,将绝热剪切带滑移线场划分为五个区域。采用矩阵算子法确定了滑移线场模型的几何参量,给出了求解绝热剪切带内应力分布的方法。（3）基于绝热剪切带四边界五区域的滑移线场,给出了计算第一变形区内剪切力和法向力、作用在第二变形区的摩擦力和法向力以及主切削力和进给力的方法,分析了不同切削条件下FV520（B）不锈钢材料绝热剪切带内平均剪应变、平均剪应变率和平均温度。在此基础上,依据材料本构关系获得了绝热剪切带内平均剪切应力,计算分析了切削过程的主切削力和进给力,并通过正交切削实验对计算切削力的方法进行了验证。（4）计算分析了由绝热剪切带引起的导裂角随刀具前角、切削速度和切削厚度的变化规律。随着切削速度和刀具前角的减小、切削厚度的增加,刀尖处导裂角随之减小,已加工表面粗糙度Ra值增大。通过已加工表面几何形貌实验观察测量,印证了导裂角与已加工表面质量的相关性。

关键词：切削过程绝热剪切带滑移线场切削力导裂角