为了研究不同铣削参数对7075铝合金铣削过程中铣削力和铣削温度的影响,进行铣削参数优化。采用仿真与试验验证结合的方法,利用有限元建立2D铣削仿真模型,研究铣削过程中铣削力和铣削温度的变化,并在相同的切削条件下进行铣削试验测量铣削力,通过正交试验和单因素试验进行铣削参数优化。结果表明,有限元仿真结果与试验结果数据相近,验证了有限元模型的准确性,通过正交试验选出最优的铣削工艺参数为主轴转速6000r/min、每齿进给量0.05mm/z、铣削宽度2mm、铣削深度0.5mm;铣削7075铝合金时,在不影响生产的条件下,应采用较高的主轴转速,较低的进给量、铣削深度和铣削宽度,铣削温度随每齿进给量、主轴转速和铣削宽度升高而变大,铣削深度对铣削温度的影响极小。

为解决插削铝合金薄壁深窄槽存在的效率低、精度和可靠性控制困难等问题,提出采用锯片铣刀的替代方案,首先通过切削过程仿真,研究锯片铣刀加工中切削力、切削热、塑性应变等变化规律和影响因素,为设计加工参数和工艺方案提供参考,然后开展试验研究,对薄壁深窄槽进行小批量试制,加工后抽检各项精度指标均满足要求。新工艺方法提高了深窄槽的加工效率,并有效控制了切削振动,保证了加工质量,研究证实了锯铣工艺方法在薄壁深窄槽加工方面的可行性。

传统的小模数弧齿锥齿轮铣齿加工需要使用大量切削液,不仅会造成环境污染,还增加了生产成本;新型高速干切削工艺不使用切削液,减少了环境污染,且可提高生产效率。基于斜角切削理论,将斜角切削等效平面法与弧齿锥齿轮加工理论相结合,研究了小模数弧齿锥齿轮高速干切削工艺。针对小模数弧齿锥齿轮的高速干切削工艺特点,建立斜角切削热力耦合模型,利用Abaqus有限元软件,仿真分析了不同工艺条件对切削力的影响。选取硬质合金作为刀具材料,讨论了小模数弧齿锥齿轮的高速干切削工艺过程,并通过加工试验验证了该工艺的可行性。研究为该工艺的实施提供了参考依据。

采用ABAQUS有限元仿真软件建立SiO2/HDPE复合材料随机颗粒分布切削模型,研究切削速度对切削力和切削温度的影响,对复合材料进行切削加工试验并测量已加工表面粗糙度。结果表明,切削力随切削速度的增大呈现先增加、后降低的趋势,切削温度随切削速度的增加而升高,切削速度可以改善加工表面质量。

变双曲圆弧齿线圆柱齿轮(VH-CATT)是一种将圆弧齿线运用于齿轮齿线上的新型齿轮。由于缺少专用的加工机床,导致加工时其切削参数的调整较为复杂。为解决这个问题,根据其啮合原理及加工过程,利用ABAQUS对其切削加工过程进行模拟仿真;利用得到的数据,根据正交试验方法建立切削力的预测模型。利用鲸鱼算法,建立以加工效率与较小切削力为目标的函数优化模型,并通过加权求和法与归一化处理将它转化为单目标函数优化模型,通过鲸鱼算法得到优化后的切削参数。结果表明:所提出的单目标函数优化模型能够很好地对切削参数进行选定优化,以得到更好的加工效果;优化后的切削参数为主轴转速n=189.3 r/min,每齿进给量fx=0.046 mm,切削深度ap=1.89 mm。

针对碳纤维复合材料（CFRP）切削加工过程中形成的亚表面损伤问题,基于Hashin失效准则,建立了CFRP切削加工宏观动态仿真模型。通过正交试验和方差分析研究材料自身纤维方向及工艺参数（刀具前角、切削深度和刀尖半径）对工件亚表面损伤的影响规律。仿真结果表明：影响亚表面损伤深度D_m的因素主次顺序为纤维方向〉刀尖半径〉切削深度〉刀具前角;纤维方向和刀具前角的交互作用对亚表面损伤具有显著影响,贡献率分别为48.12%和10.86%。亚表面损伤沿着切削方向扩展,并且分布方向大体上与纤维方向一致;随着纤维角度的增加,亚表面损伤深度D_m先增大后减小。研究结果可为进一步了解CFRP的切削机理提供可靠的借鉴。