微刀具磨损机理和切削性能的基础理论及关键技术研究

本项目以分子动力学理论和有限元技术为基础，结合微刀具的尺度效应，建立微刀具微细切削加工的宏观-细观跨尺度非线性仿真模型。根据微观摩擦磨损理论，利用该模型分析微刀具的磨损和破损机理、加工表面形成机制等基础理论问题。然后，通过跨尺度仿真和微切削实验，研究微刀具在热-力耦合强应力作用下的切削性能和失效机制，对微刀具在微切削中的磨损和破损机理进行解释，为实现减小和控制微刀具的磨损和破损提供重要的理论和实验依据。最后，建立包含有加工工件表面质量、亚表面残余应力、加工缺陷特征的加工质量模型，获得微刀具的微切削工艺对工件加工质量的影响规律，优化加工参数，实现对微刀具微切削加工质量的预测与控制。本项目的研究将对提高微小机械零件的加工能力、拓展其科学内涵具有重要的意义，并为提高基于微刀具的微细切削加工技术水平奠定科学基础。