第4期 2017年4月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2017)03004305
DOI : 10. 13462/j. cnki. mmtamt. 2017. 03. 011
振动切削参数对纳米振动切削过程的影响
朱瑛，樊虎，张银成
（沈阳航空航天大学机电工程学院，沈阳
110136)
No.4 Apr.2017
摘要：采用分子动力学的方法建立了金属钛的纳未振动切削模型，通过切削仿真研究了振动切削参数变化对整个振动切削过程的影响。研究发现：振动频率和振幅的增大会使接触率、切削力及切削温度的数值减小。切削速度增大会使接触率、切削力及切削温度升高，相比对切削力的改变，在切削速度小于100m/s的情况下对切削温度的影响效果更显著。刀具刃口半径的增大会使切削过程中已加工面的变质层厚度增加，表面粗糙度增大，切削力与切削温度的数值随刃口半径的增大而增加，当
刃口半径跟切削厚度之比大于1时，背吃刀力及切削温度提升的速率更快。关键词：金属钛；纳米振动切削；切参数
中图分类号：TH162;TG506
文献标识码：A
Effect of vibration Cutting Parameters on Nano-vibrationCutting Processs
ZHU Ying ,FAN Hu, ZHANG Yin-cheng
(School of Mechanical Engineering, Shenyang Aerospace University , Shenyang 110136, China)
Abstract : Molecular dynamics (MD) method was used to establish titanium nano-vibration cutting model, and the influence of vibration cutting parameters on the whole vibration cutting process was studied by cut-ting simulation. Study found : The increase of vibration frequency and vibration amplitude will decrease the contact rate, cutting force and cutting temperature. The contact rate, cutting force and cutting temperature can be increased with the increase of the cutting speed. When the cutting speed is less than 100m/s, the in-fluence of the cutting speed on the change of cutting temperature is more remarkable than the change of cut-ting force. The increase of tool edge radius will increase the thickness of the affected layer, increase the roughness of the machined surface, and the cutting force and the cutting temperature increase with the in-crease of the tool edge radius. When the ratio of the tool edge radius and the cutting thickness is greater than
1, which will cause the normal force and cutting temperature rise faster. Key words: titanium; nano-vibration cutting; cutting parameters
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引言
随着微纳米结构件在汽车、航空航天、电子、生物医药及日常生活中的广泛应用，对如何获得高效、高精度微小零件的研究已经成为了先进制造技术领域的热点问题之一["]。
振动切削技术最先是日本的限部纯一郎于1950 年提出，在世界范围内产生较大影响[2]。振动切削在普通甚至更低的切削速度条件下可以获得更好的表面质量和切削效果，同时还能有效减小切削力、加工温度，稳定加工过程、降低力具损坏程度等，尤其是在难加工材料切削方面取得了很好效果[3-4]
分子动力学仿真（Moleculardynamics simulation， MDS)方法近年来已成为探索、揭示各种微观纳米现象本质和新规律的重要科研手段[57]。一些学者通过分收稿日期：20160813
子动力学（Moleculardynamics，MD）理论方法来研究材料纳米加工机理，并将振动加工技术运用到材料的纳米加工过程中，来研究振动切削在微观纳米尺度下对材料的内部变形机理、材料去除方式、切削力以及切削温度等的变化。
近几年的研究成果主要有：J.Shimizu和H.Tanaka 等利用MD方法"研究了刀具在不同运动加速度及振幅条件下对金属铝(111)纳米切削过程中的材料塑性变形和加工表面质量的影响，结果表明超高的加速度和振幅应用在纳米振动辅助切削中可以有效地减少切削力和塑性流动。HiroshiEda和Jun Shimizu等运用 MDS方法研究了振动的振幅、速度和加速度对单向振动切削过程的影响9]，结果表明振幅在减小塑性流动和切削力方面的程度相对其他两个参数更显著。Sagi James和MuraliM.Sundaramn等对松散磨粒的速度、
作者简介：朱璜(1972一），男，沈阳人，沈阳航空航天大学副教投，博士，研究方向为精密、超精密加工，（E-mail)zy_syiae@163.com，万方数据