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椭圆振动辅助切削振动参数对加工SiCp/Al切削力的影响研究

卢明明 周瑞琦 杜永盛 高强 杨亚坤

卢明明, 周瑞琦, 杜永盛, 高强, 杨亚坤. 椭圆振动辅助切削振动参数对加工SiCp/Al切削力的影响研究[J]. 制造技术与机床, 2023, (1): 55-60. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.01.008
引用本文: 卢明明, 周瑞琦, 杜永盛, 高强, 杨亚坤. 椭圆振动辅助切削振动参数对加工SiCp/Al切削力的影响研究[J]. 制造技术与机床, 2023, (1): 55-60. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.01.008
LU Mingming, ZHOU Ruiqi, DU Yongsheng, GAO Qiang, YANG Yakun. Study on the influence of elliptical vibration assisted cutting vibration parameters on machining SiCp/Al cutting force[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2023, (1): 55-60. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.01.008
Citation: LU Mingming, ZHOU Ruiqi, DU Yongsheng, GAO Qiang, YANG Yakun. Study on the influence of elliptical vibration assisted cutting vibration parameters on machining SiCp/Al cutting force[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2023, (1): 55-60. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.01.008

椭圆振动辅助切削振动参数对加工SiCp/Al切削力的影响研究

doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.01.008
基金项目: 吉林省自然科学基金项目(YDZJ202201ZYTS534);吉林省微纳与超精密制造重点实验室(20140622008JC)
详细信息
    作者简介:

    卢明明,男,1985年生,教授,博士生导师,研究方向为精密加工与检测技术、振动辅助切削技术。E-mail:lumm@ccut.edu.cn

    通讯作者:

    卢明明,男,1985年生,教授,博士生导师,研究方向为精密加工与检测技术、振动辅助切削技术。E-mail:lumm@ccut.edu.cn

  • 中图分类号: TG506

Study on the influence of elliptical vibration assisted cutting vibration parameters on machining SiCp/Al cutting force

  • 摘要: 为了研究椭圆振动辅助切削SiCp/Al复合材料的材料去除机理以及不同振动参数对切削力产生的影响,运用有限元分析软件ABAQUS建立二维平面的SiCp/Al复合材料切削模型,对比前人不同切削深度下测得切削力的实验数据验证模型正确性,进行椭圆振动辅助切削仿真研究。仿真结果表明,相位差为π/2时平均主切削力和吃刀抗力最小;随着振动频率的增大,平均主切削力和吃刀抗力都有着减小的趋势;X方向振幅对主切削力和吃刀抗力有着显著影响,X方向振幅增大,切削力减小;Y方向振幅增大,主切削力减小但吃刀抗力略有增大。

     

  • 图  1  EVC原理

    图  2  SiCp/Al工件模型

    图  3  不同切削深度下的平均切削力

    图  4  切削仿真应力云图

    图  5  不同相位差下刀具振动轨迹

    图  6  不同相位差下平均切削力

    图  7  不同相位差主切削力和吃刀抗力随时间变化

    图  8  不同频率下平均切削力

    图  9  不同频率下主切削力和吃刀抗力随时间变化

    图  10  不同X方向振幅下平均切削力

    图  11  不同Y振幅下平均切削力

    表  1  Johnson-Cook本构参数

    A/MPaB/MPaCnm
    2244260.0030.20.859
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    表  2  Johnson-Cook损伤参数

    d1d2d3d4d5
    0.130.13−1.50.0110
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    表  3  材料参数

    参数AlSiC
    密度/(t/mm3)2 820×10−123 200×10−12
    弹性模量/MPa70 600408 000
    泊松比0.350.35
    摩擦角/(°)/13
    膨胀角/(°)/−5
    K/0.92
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    表  4  仿真切削参数

    参数
    切削速度/(mm/s)1.5
    切削深度/μm10,15,20,25
    频率/Hz100,150,200
    X方向振幅/μm2,3,4
    Y方向振幅/μm4,5,6
    相位差π/4,π/2,3π/4
    刀具前角/(°)7
    刀具后角/(°)5
    刃口半径/μm2
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2022-10-11
  • 录用日期:  2022-11-13

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