预应力硬态切削机理及加工表面残余应力定量控制的研究

针对汽车和航空领域的螺杆、轴承、叶片等重要构件工作时承受交变应力和热载荷易产生疲劳破坏的问题，提出预应力硬态切削方案。即对工件施加张应力后进行硬态切削，经切削塑性变形和预应力释放后，由于基体的弹性恢复使加工表面产生残余压应力。项目拟建立预应力硬态切削的数学模型，重点研究硬态切削时力、温度、变形等因素协同作用下加工表面残余应力的预报与控制的科学问题。具体包括预应力作用机理、多应力和高应力场下力、温度和变形的耦合效应以及改变刀具和切削参数，定量控制加工表面残余应力的性质、量值和分布的理论和方法。此外，通过优化PCBN刀具和切削参数，提高工件的加工精度和形状、尺寸稳定性。理论分析和前期研究结果表明，该方法可定量获得加工表面的残余压应力，提高难切削零件的表面质量，并能以车代磨，提高生产效率，实现节能减排。本项目符合国家倡导的绿色制造政策导向，对提高航空、重型装备等领域的制造水平具有重要意义。