针对V形槽顶端的泊松毛刺会影响其光学性能的问题。基于商业有限元软件AdvantEdge建立V形槽微细切削的毛刺形成模型,从切削过程中切屑的形态变化来分析泊松毛刺的形成规律,通过研究刀尖夹角以及切削深度对切屑形态的影响,从而研究其对泊松毛刺尺寸的影响。仿真结果表明,刀尖夹角和切削深度的改变均会引起切屑厚度的变化,从而影响泊松毛刺的形成。通过减小切削深度或增大刀尖夹角,均有利于降低切屑厚度,从而达到减小泊松毛刺尺寸的目的。

使用Ti Al N涂层整体圆柱立铣刀,以(151~942)m/min的铣削速度,对淬硬的45钢和3Cr2Mo钢进行了高速铣削试验,研究了各种切削速度下的宏观及微观切屑形态。发现在高的铣削速度下形成了带有绝热剪切带的锯齿形切屑,并分析了切屑形态的演化过程。工件材料的硬度、强度、导热性能及切削速度对切屑形态和绝热剪切带的形成有着重要的影响。工件材料越硬、强度越高、导热系数越低,切削速度越大,越容易形成带有绝热剪切带的锯齿形切屑,而且,随着切削速度的增加,切屑的形态由卷曲向平坦发展。

为了研究3Cr2W8V模具钢稳态金属高速切削中切屑的形成过程,本文基于高速切削技术和ABAQUS有限元仿真技术,采用二维正交自由切削模型和Johnson-Cook粘塑性本构方程,选择合理的刀-屑摩擦模型和切屑断裂准则实现了切屑分离。结果显示随着切削速度的增大,切削温度升高的速率先明显增大后缓慢减小,它们之间存在非线性的复杂关系;切削速度增大,切屑表面的温度升高,加剧了金属材料的绝热剪切行为,切屑锯齿化程度更加明显,切削力减小;切削厚度增大和刀具前角减小,切屑表面的温度升高,加剧了金属材料的绝热剪切行为,切屑锯齿化程度更加明显,切削力增大。通过仿真研究验证了切屑成形机理的正确性,对切屑的成形过程、优化切削加工工艺参数、改善刀具磨损和加工质量具有重要的借鉴意义。

以难加工材料42CrMo高强度钢为研究对象,针对42CrMo高强度钢内排屑深孔钻削时存在断屑困难等问题,开展42CrMo高强度钢BTA深孔钻削试验研究。为了获得理想的切屑形态,分析BTA深孔钻削机床主轴转速与进给量对切屑形态的影响规律。试验结果表明:当转速为195 r/min、进给量为0.18 mm/r时,切屑呈现理想的C形屑、短卷屑,刀具磨损相对最小,有利于切屑顺畅排出,加工过程稳定。

为了明确切削速度对某新型易切削钢切屑形态及加工表面形貌的影响规律,开展了不同切削速度下某新型易切钢的切削试验,研究切屑形态和已加工表面形貌并分析其产生原因。结果表明:宏观上,在切削速度大于150 m/min时,该易切削钢切屑以短管螺旋状为主,当切削速度小于150 m/min时,切屑以发条状和破断弧形为主,形成锯齿形切屑的临界切削速度大约在200 m/min;切削速度影响切屑底面形貌,在低速切削时,切屑底面较多大小不一的撕裂状凹坑、沟槽,当切削速度增大至200 m/min时,能够形成表面较光滑的切屑底面;低速切削该易切削钢时,工件表面粗糙度较大,3D形貌显示波峰高度、波谷深度也均较大,随着切削速度的增加,粗糙度减小,3D形貌亦趋于平缓。

420马氏体不锈钢与Ti-6Al-4V钛合金是标准的难加工材料,车削时不易获得良好的切削质量,为此在C616普通车床上设计并安装了纵扭超声振动车削系统来提高其车削加工效果。介绍所设计的加工系统,利用该系统对两种难加工材料进行了有无超声振动的切削实验。结果证明:纵扭超声车削相比普通车削,能有效减少表面粗糙度,改变切削速度时表面粗糙度平均可降低约21.42%,改变切削深度时表面粗糙度平均可降低约15.61%,改变进给量时表面粗糙度平均可降低约21.01%;而且可以降低刀具磨损和取得更好的表面形貌和切屑形态,进而使纵扭式超声振动车削的切削质量优于普通车削。