超精密加工中的流動應力模型

超精密加工中的流動應力模型

在超精密金屬切削加工中，在加工表面誘導壓應力是提高零件質量的一種理想方法。材料的流動應力對加工中的材料變形特性起著至關重要的作用。在金屬形成過程中，在宏觀和微觀上，隨著工件的尺寸減小，壓力也隨之減小。基于金屬成形的“表面模型”和“晶體塑性效應”的理論，本研究構建了超精密加工過程的流動應力模型。

從該模型中得到的流動應力與隨著材料粒度的減小而應力增加的實驗結果吻合較好。此外，表面生成機制的實驗結果也驗證了模型的有效性。該模型的新穎之處在于它能夠捕捉材料分離(拉應力)向材料變形(壓縮應力)的過渡現象，以預測超精密加工性能。

利用“切削刃半徑效應”的概念，在超精密機床上進行正交試驗，確定了相對工具銳度，并以未變形厚度與邊緣半徑的比值進行量化。對三次變形區中主要變形區的物料流動分離、材料變形等現象進行了研究，對材料的流動應力進行了研究。工具和相對工具銳度最小為0.01的側面的接觸應力證明了壓縮應力是被誘導到機械加工層的而非晶片分離。此外，在極低和高相對工具銳度條件下，機械加工表面質量和晶片發生明顯的形態變化，使物料的變形效果與切割效果不同。此外，對于相同的相對工具銳度值，發現不同的顆粒材料(銅和鎂合金)在流動應力、晶片形態和表面質量等方面表現出不同。因此，材料粒徑是分析在超精密水平下的材料流應力分析加工性能的一個重要因素。

刊名：International Journal of Machine Tools and Manufacture（英）

刊期：2017年第123期

作者：M.Azizur Rahman

編譯：杜桂枝