微細切削加工中毛刺形成機理及控制技術研究

《微細切削加工中毛刺形成機理及控制技術研究》是依託江蘇大學，由王貴成擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：微細切削加工中毛刺形成機理及控制技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王貴成
• 依託單位：江蘇大學

項目摘要

以國防工業、宇航工業用微小型結構件加工為套用背景，基於鍛鋁、不鏽鋼和高溫合金等材料的微細銑削和鑽削試驗，研究毛刺的形態及特徵，確定其主要特徵參數及其分類方法，構建微小型結構件棱邊（毛刺）質量的評價體系及方法；研究微細切削中切屑形態、尺寸效應、切屑與工件終端面分離準則，利用切削力學和斷裂力學理論，建立微細銑削毛刺形成的數學- - 力學模型，並運用分子動力學軟體進行其數值模擬，系統揭示出微細切削毛刺形成及其變化的基本規律，初步實現毛刺尺寸與形態變化的預報；基於最佳化微細切削參數和規劃刀具加工路徑等方式，開發出主動控制微細加工零件棱邊（毛刺）的技術、工藝和方法；基於VB.Net構建微細銑削毛刺專家知識系統，為實現微小型構件加工過程自動化提供技術支撐；進而，初步創立微細加工毛刺形成與控制理論，進一步豐富和發展金屬切削理論，對促進超精密加工、高速加工和其它自動化加工技術發展具有重要科學意義和廣闊套用前景。

結題摘要

本研究以國防工業、宇航工業用微小型結構件加工為套用背景，系統開展微細切削毛刺形成及控制技術研究，主要研究工作及創新性成果為： 1. 基於切削實驗，系統揭示出毛刺形成與變化基本規律 在瑞士產五軸加工中心（Mikron UCP800Duro）上，選用硬質合金微細立銑刀切削6061鍛鋁和鋁合金AlSi9Cu3等，研究了切削用量、刀具幾何參數、刀面形態等對毛刺形成與變化的影響，發現了毛刺與虧缺形成經歷的5個階段，揭示出毛刺形成與變化的規律。 2.建立微細毛刺形成模型，初步實現了毛刺形成的預報 利用Johnson-Cook (J- C) 強度理論，描述出工件材料Al2024-T6從低應變率到高應變率下的動態行為，進而給出了其高應力、大應變及高溫度場條件下的本構關係。採用格線自適應（Arbitrary lagrangian eulerian, ALE）技術對毛刺形成進行模擬，仿真結果與實際加工基本吻合，實現了微細銑削毛刺形成的預報。 3.基於刀具參數和切削路徑最佳化，開發出主動控制毛刺技術 根據微細切削實驗與分析，闡述了主動控制毛刺的精度原則、效率原則和位置原則，提出了改進零件結構設計、調整刀具參數、最佳化加工工藝和切削路徑等主動控制毛刺的技術和方法，為實現少無毛刺加工開闢了途徑。 4.制定毛刺評價標準（草案），填補了我國製造技術空白 在汲取德國、美國和日本等國標準或規範合理核心的基礎上，參照現代機械加工零件表面質量的要求，將毛刺精度分為12級，採用毛刺高度和厚度兩個參數綜合評價毛刺。依託國家刀具檢測技術中心，提出了“切削加工毛刺檢測方法”和“毛刺評價方法”2個國家標準(草案) ，填補了我國製造技術的空白。 5.初步構建了基於網路的微細毛刺專家知識系統 基於ASP.NET平台，初步搭建出網路化毛刺專家知識系統，開發出由微細毛刺質量知識庫、資料庫和規則庫組成的毛刺知識專家系統，搭建出毛刺理論研究與工程套用的對接平台，為實現主動控制毛刺提供了技術支撐。 本研究初步建立了微細加工毛刺形成與控制理論，圓滿完成了課題研究計畫確定的各項任務。