The Analytical Prediction of the Machined surface Characteristics and Their Improvement

加工表面特性的分析预测及其改进

基本信息

  • 批准号:
    03452111
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 4.48万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    1991
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1991 至 1993
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The analytical method to predict the mechanical state of machined product, especially machined surface, with FEM was proposed. As the flow type chip formation process is one of the large deformation problems, geometrical non-linearity and relaxation of over constraint of incompressibility were introduced into the finite formation. In order to simulate the flow type cutting process from its beginning to the steady state, special geometrical separation method of work material at the front of tool edge was also developed. Through the simulation, the residual stress/strain distribution within the machined surface layr were analytically obtained. The distortion of work after released from chucking system, caused by rearrangement of residual stress distribution, was also predicted. These analytical results were compared and discussed with the experimental ones.In order to improve the surface characteristics, the effect of tool rake angle and friction characteristics of tool rake face on residual stress distribution within machined sublayr was investigated based on FEM simulation method. Within the machined top surface by sharp edge tool, the tensile residual stress in the cutting direction was generated. The tensile stress was greatly affected by the tool rake angle and by the friction characteristics. The normal stress on the flank face is effective for decreasing the tensile stress. It may be possible to control the residual stress and its distribution and to improve the surface characteristics by the control of tool edge geometry and usage of suitable cutting fluid.
提出了用有限元法预测加工产品特别是加工表面力学状态的分析方法。由于流型切屑形成过程是大变形问题之一,将几何非线性和不可压缩过约束松弛引入到有限切屑形成过程中。为了模拟流型切削过程从开始到稳定状态,还开发了刀具刃口前工件材料的特殊几何分离方法。通过仿真,分析得到了加工表面层内的残余应力应变分布。并预测了由于残余应力分布的重新排列而引起的工件从夹紧系统中释放后的变形。分析结果与实验结果进行了比较和讨论。为了改善表面特性,采用有限元模拟方法,研究了刀具前角和刀具前面摩擦特性对加工层内残余应力分布的影响。在锐刃刀具加工的顶面内,产生了切削方向的拉伸残余应力。刀具前倾角和摩擦特性对拉应力影响较大。侧翼面的法向应力对减小拉应力是有效的。通过控制刀具边缘几何形状和使用合适的切削液,可以控制残余应力及其分布,改善表面特性。

项目成果

期刊论文数量(46)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
白樫高洋,和田武司,笹原弘之,帯川利之: "切削仕上げ面特性の解析的予測(第3報)" 1993年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. 5-6 (1993)
Takahiro Shirakashi、Takeshi Wada、Hiroyuki Sasahara、Toshiyuki Obikawa:“加工表面特性的分析预测(第 3 次报告)”1993 年日本精密工程学会春季会议记录,5-6(1993 年)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
笹原弘之,白樫高洋,帯川利之: "切削仕上げ面特性の解析的予測(第4報)" 1993年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. 695-696 (1993)
Hiroyuki Sasahara、Takahiro Shirakashi、Toshiyuki Obikawa:“加工表面特性的分析预测(第 4 次报告)”1993 年日本精密工程学会春季会议学术会议记录 695-696(1993 年)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
白樫 高洋,和田 武司,笹原 弘之,帯川 利之: "切削仕上げ面特性の解析的予測" 1992年度精密工学会講演論文集春.
Takahiro Shirakashi、Takeshi Wada、Hiroyuki Sasahara、Toshiyuki Obikawa:“加工表面特性的分析预测”1992 年精密工程学会春季会议论文集。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
白樫高洋,帯川利之,笹原弘之,和田武司: "切削加工変質層生成過程のシミュレーション解析(第2報)" 精密工学会誌. 59. 2003-2008 (1993)
Takahiro Shirakashi、Toshiyuki Obikawa、Hiroyuki Sasahara、Takeshi Wada:“切削过程中变质层生成过程的模拟分析(第二次报告)”日本精密工程学会杂志 59. 2003-2008(1993)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
白樫高洋,和田武司,笹原弘之,帯川利之: "切削仕上げ面特性の解析的予測(第1報)" 1992年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. 145-146 (1992)
Takahiro Shiragashi、Takeshi Wada、Hiroyuki Sasahara、Toshiyuki Obikawa:“加工表面特性的分析预测(第一次报告)”1992 年日本精密工程学会春季会议记录,145-146(1992 年)
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    $ 4.48万
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