针对纯铜材料的车削加工,基于AdvantEdge建立三维切削有限元模型开展加工残余应力仿真,并通过XRD结合电解剥层的方式开展应力测试对模型进行验证,结果表明该模型能够对纯铜车削加工残余应力实现有效预测,在此基础上采用该模型探究了不同切削速度、进给量及切削深度下加工残余应力的演化规律。

为了了解铣削加工表面残余应力的离散特征,对45钢在干切削和浇注润滑状态下分别进行粗/精铣削加工实验;采用数理统计方法对试样加工残余应力的离散性进行研究。实验结果表明:铣削残余应力有着明显的离散性,比车削残余应力大;铣削残余应力离散性主要来源于切削过程热力耦合的随机变化和铣削的刀具-工件复杂运动;工艺条件可以在一定范围内影响铣削残余应力离散性,粗加工的离散性比精加工大,浇注润滑离散性比干切削小。

微量润滑(MQL)切削是一种绿色加工技术。为了解MQL系统对加工残余应力影响,通过45钢车削正交试验,研究MQL系统的空气压力、润滑液用量、喷射距离、油雾温度对加工残余应力的影响。试验结果表明:油雾温度对加工残余应力的影响最大,润滑液用量也有一定的影响,空气压力和喷射距离的影响不显著;油雾温度降低,残余(拉)应力变小;润滑液用量增加,残余(拉)应力变小;MQL系统对加工残余应力的影响机制是通过改变油雾的冷却能力和渗透性,改变残余应力热力耦中的热效应。

为了了解车削残余应力分布方向性规律,对调质处理和淬火处理的45号钢进行精、粗车削加工,然后测量和观察不同试样的残余应力圆周分布特点,了解材料力学性能和切削条件对残余应力方向性的影响。研究结果显示:残余应力分布具有方向性,车削残余应力轴向最大,切向最小;残余应力方向性主要由机械效应决定,热效应影响不大;残余应力不同方向的大小和变动率受工件材料力学性能和加工条件影响;轴向残余应力对车削工件影响最大。