内容简介

全书共6章。第1章介绍微量润滑残余应力以及加工的国内外研究现状;第2章介绍微量润滑对切削模型摩擦特性的影响分析;第3章介绍基于“热-力”耦合的切削力和切削温度预测建模;第4章介绍综合考虑“热-力”效应的残余应力解析建模，第5章介绍基于AISI4130合金钢直角车削试验的预测模型验证;第6章介绍微量润滑切削表面残余应力的敏感性分析。 本书基于微量润滑切削加工过程的物理建模，综合考虑工件材料、刀具材料和切削液等多物质性能耦合影响，结合实践验证显性数据，通过相关数值分析方法，对切削加工过程中的相关物理量进行解算分析、推演建模，对关键影响参数进行优化和预测。

作者简介

季霞，上海市图学学会智能制造专业委员会副主任委员、中国机械工业金属切削刀具技术协会切削先进技术研究分会全国理事等。

前言

非常有幸，阅读、学习、借鉴并践行了季霞老师的《微量润滑切削加工过程热力学分析及建模》，感受颇多。特以序记之，并推荐、共勉！ 如果说劳动创造人类，科学改变文明，那制造就是推动科学发展、推动文明进步的杠杆。有一份资料警示，世界钢材的10%，因制造精度导致表面腐蚀而损失；世界机电产品的70%，因制造精度导致摩擦、磨损而损失；世界能源的1/3，被直接消耗在制造精度失效导致的摩擦、磨损中，可见制造的重要性。而制造应力、蠕变是制造精度失效的元凶。 制造，是把原材料变成满足使用要求的产品的过程，而现代制造的实质就是实现特定功能数物模型合一和物理形态的能量再平衡过程。所以，制造蠕变，就是制造物理时空能量聚集的“涟漪”；而制造应力，就是制造物理时空能量集结的“引力波”。因此说，制造的核心，就是无应力制造。这也是精密、超精密制造的终极目标。 引发制造应力的因素有很多，从设计到工艺、从材料到构件、从装备到环境等。本书作者根据自己多年的所学所用实践，就减材制造中参与切削过程的关键要素——切削液及微量润滑切削，进行了充分的仿真、研究和验证。基于微量润滑切削加工的过程的物理建模，综合考虑工件材料、刀具材料和切削液等多物理性质性能参数的耦合影响，结合实践验证显性数据映射，通过相关数值分析方法优化，对切削加工过程中的相关物理量进行解算分析、推演建模，对关键显性影响参数进行优化和预测，并取得了良好的效果。 本专著对从事切削加工的专业人员具有良好的指导和借鉴作用，也将对我国制造业从工艺流程数字化到制造系统智能化,从制造过程参数精准化到加工质量控形控性起到积极的推动作用。 无应力制造技术始终是制造领域的瓶颈技术，理论很深，技术难度很大，希望并期盼作者能在制造应力的抑制领域，进一步深入探讨研究，继续耕耘，再创佳绩，为我国制造技术的进步做出更大的贡献。 2022年 5月 于北京

目录

目录 第1章绪论1 1.1引言1 1.2残余应力的国内外研究现状3 1.2.1残余应力的试验研究现状3 1.2.2残余应力的有限元分析研究现状5 1.2.3残余应力的解析建模研究现状6 1.3微量润滑加工的国内外研究现状11 1.3.1微量润滑加工的试验研究现状11 1.3.2微量润滑加工的解析建模研究现状13 1.4微量润滑切削加工残余应力问题的提出14 1.5研究目的和主要内容14 1.5.1研究目的14 1.5.2主要内容15 参考文献16 第2章微量润滑对切削模型摩擦特性的影响分析27 2.1切削介质的渗透机理27 2.1.1传统大流量润滑加工切削介质的渗透机理28 2.1.2微量润滑加工切削介质的渗透机理29 2.2微量润滑的润滑效果31 2.2.1微量润滑的润滑机理31 2.2.2微量润滑条件下的摩擦系数确定32 2.3微量润滑的冷却效果35 2.3.1微量润滑的冷却机理35 2.3.2微量润滑条件下的传热系数确定36 2.4本章小结38 参考文献38 第3章基于“热力”耦合的切削力和切削温度预测建模40 3.1基于直角切削的切削力预测建模40 3.1.1切屑成形力预测建模40 3.1.2犁削力预测建模47 3.2切削温度预测建模49 3.2.1工件温度预测建模49 3.2.2切屑温度预测建模52 3.2.3刀具温度预测建模54 3.3切削力和切削温度耦合预测建模56 3.3.1修正的Oxley预测模型56 3.3.2基于切削力和切削温度耦合的迭代预测模型58 3.4切削力预测模型比较59 3.4.1切削力预测模型输入参数及适用范围比较60 3.4.2切削力预测模型结果比较60 3.5本章小结62 参考文献63 第4章综合考虑“热力”效应的残余应力解析建模65 4.1基于赫兹接触理论的应力分布预测65 4.1.1机械载荷产生的应力66 4.1.2热载荷产生的应力69 4.1.3工件表面应力分析70 4.2基于“热弹塑”模型的残余应力预测72 4.2.1预测模型准则选取72 4.2.2应力加载过程73 4.2.3应力释放过程75 4.3残余应力预测模型比较76 4.3.1预测模型假设条件比较76 4.3.2预测模型结果比较77 4.4本章小结77 参考文献78 第5章基于AISI4130合金钢直角车削试验的预测模型验证79 5.1试验设计79 5.1.1加工试件设计79 5.1.2切削试验设计80 5.1.3测试系统设计81 5.2试验结果分析及模型验证84 5.2.1预测模型中的参数确定84 5.2.2切削力预测模型验证85 5.2.3切削温度预测模型验证97 5.2.4残余应力预测模型验证100 5.3本章小结108 参考文献109 第6章微量润滑切削表面残余应力的敏感性分析110 6.1模型参数选择110 6.2微量润滑参数的影响110 6.2.1边界润滑膜厚度的影响110 6.2.2油雾混合比的影响113 6.3切削参数的影响116 6.3.1切削速度的影响116 6.3.2进给量的影响117 6.3.3切削宽度的影响119 6.4刀具参数的影响120 6.4.1刀具前角的影响120 6.4.2刀尖圆弧半径的影响121 6.5本章小结123