超精密加工中的流动应力模型

超精密加工中的流动应力模型

在超精密金属切削加工中，在加工表面诱导压应力是提高零件质量的一种理想方法。材料的流动应力对加工中的材料变形特性起着至关重要的作用。在金属形成过程中，在宏观和微观上，随着工件的尺寸减小，压力也随之减小。基于金属成形的“表面模型”和“晶体塑性效应”的理论，本研究构建了超精密加工过程的流动应力模型。

从该模型中得到的流动应力与随着材料粒度的减小而应力增加的实验结果吻合较好。此外，表面生成机制的实验结果也验证了模型的有效性。该模型的新颖之处在于它能够捕捉材料分离(拉应力)向材料变形(压缩应力)的过渡现象，以预测超精密加工性能。

利用“切削刃半径效应”的概念，在超精密机床上进行正交试验，确定了相对工具锐度，并以未变形厚度与边缘半径的比值进行量化。对三次变形区中主要变形区的物料流动分离、材料变形等现象进行了研究，对材料的流动应力进行了研究。工具和相对工具锐度最小为0.01的侧面的接触应力证明了压缩应力是被诱导到机械加工层的而非晶片分离。此外，在极低和高相对工具锐度条件下，机械加工表面质量和晶片发生明显的形态变化，使物料的变形效果与切割效果不同。此外，对于相同的相对工具锐度值，发现不同的颗粒材料(铜和镁合金)在流动应力、晶片形态和表面质量等方面表现出不同。因此，材料粒径是分析在超精密水平下的材料流应力分析加工性能的一个重要因素。

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

刊期：2017年第123期

作者：M.Azizur Rahman

编译：杜桂枝