316L不锈钢为主要研究对象,对切削加工产生的残余应力问题进行了研究和探讨,分析了切削加工中的切削力、切削温度以及切削加工残余应力的产生机理,建立了相应的解析预测模型,并通过计算实例与文献中的实验数据或有限元仿真结果进行对比验证了模型的有效性。本文的所做的工作可总结如下:

1)基于316L不锈钢切削加工基本理论对直角切削加工中的切削力进行分析。根据非等分主剪切区模型和Waldorf的犁耕力模型,计算出了考虑切削刃钝圆时的切削力,并探讨了切削参数和部分刀具参数对切削力的影响规律。

2)研究了切削加工中热量的产生、分布及其对316L不锈钢部分温度变化的影响机理,利用镜像热源法求解出了切削加工中316L不锈钢的温度分布情况,并探讨了切削速度、进给量以及刀具前角和切削刃钝圆半径对316L不锈钢温度的影响。

3)分析了切削加工残余应力的产生机理,并研究了相关的计算模型,基于316L不锈钢切削加工基本理论和热-弹塑性力学相关理论,综合考虑了切削加工中切削力和切削温度的影响,建立了直角切削加工残余应力的解析预测模型,计算出直角切削加工产生的残余应力在316L不锈钢已加工表面及次表面的分布情况,并通过计算实例与文献中的实验数据进行对比,验证了残余应力预测模型的有效性。探讨了切削速度、进给量以及刀具前角和切削刃钝圆半径等参数对残余应力的影响规律。

切削加工残余应力的研究是一项相当复杂的工作,需要对加工过程中的理化现象进行研究,综合考虑多种因素的影响,特别是在用解析法对其进行建模研究时,更需要对316L不锈钢切削加工理论、热-弹塑性力学、接触力学以及材料学等相关学科知识进行深入的学习并能够准确应用在研究过程中。本文目前的工作有很多不足之处,主要表现在以下几个方面:

1)目前的研究工作只针对直角自由切削这种二维切削情况下的切削力、切削温度分布和残余应力分布进行预测,需要扩展到车削铣削等三维切削情况,以实现对实际切削加工产生的表面残余应力更好的预测与控制。

2)切削加工表面残余应力的影响因素众多,并且各影响因素之间又相互作用,本文中只对316L不锈钢材料参数、刀具参数以及切削三要素中的部分内容进行相关研究,没有量化各因素对残余应力影响作用的大小,并且在建模中没有考虑相变对残余应力的影响。

3)在实际的切削加工过程中,刀具随着切削时间的增加,磨损量也会加大,刀具后刀面磨损带与316L不锈钢表面接触,又会对已加工表面产生重要的影响,本文没有考虑这一因素,只考虑了刀具切削刃钝圆对316L不锈钢表面的作用。

4)本文所有研究内容均是基于稳态切削情况进行的,没有考虑系统中振动因素的影响,这就需要对切削过程进行相应的动力学分析。

综上所述,本文后续的工作需要加强对模型实用性的研究,这就需要从以上几个方面对模型进一步修正和完善,以提高模型的准确度和实用性。