[发明专利]钢件和该钢件的车削残余应力分布的实验研究方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械领域，具体而言，涉及钢件，还涉及所述钢件的车削残余应力分布的实验研究方法。

背景技术

工件表层的残余应力对工件的静强度、耐腐蚀性、疲劳强度以及尺寸稳定性等都有非常重要的影响，特别是对于在恶劣工作环境下服役的机械零部件，表面残余应力对其服役性能影响尤为显著。

发明内容

本申请是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识作出的：影响车削残余应力的数值和分布的因素很多，目前相关研究仅仅关注不同车削参数(如车削速度、车削深度、进给量等)和不同刀具参数(如刀具前角、刀具后角、车削刃形状和参数、刀尖圆角半径等)对车削残余应力分布的影响，因为这些车削参数是生产实践中可以直接控制的。但是除了上述这些参数的影响外，工件毛坯材料中因为热处理工艺和前面的冷加工工序而产生的残余应力(即初始残余应力)和装夹过程引入的装夹应力，会与加工过程中的车削应力场和温度场耦合，影响最终的车削残余应力分布。

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种具有装夹应力小的优点的钢件。

本发明还提出一种所述钢件的车削残余应力分布的实验研究方法，所述实验研究方法具有工件无初始残余应力、工件装夹应力小、切削参数均匀稳定的优点，从而保证切削残余应力研究的可靠性。

根据本发明第一方面实施例的钢件包括：夹持段，所述夹持段为圆柱状；车削段，所述车削段为圆柱状，所述车削段的直径大于所述夹持段的直径；和过渡段，所述过渡段为圆台状，所述过渡段的第一端与所述夹持段相连，所述过渡段的第二端与所述车削段相连，其中所述夹持段的高、所述车削段的高和所述过渡段的高之和为所述钢件的高，所述钢件的高与所述夹持段的直径的比值大于等于1：1且小于等于3：1。

根据本发明实施例的钢件具有装夹应力小的优点。

另外，根据本发明上述实施例的钢件还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述钢件的高与所述夹持段的直径的比值大于等于1：1且小于等于1.75：1，优选地，所述钢件的高与所述夹持段的直径的比值为1.35：1。

根据本发明的一个实施例，所述车削段的远离所述过渡段的第一端面上设有凹槽，所述凹槽的横截面为圆形，所述车削段的位于所述凹槽的壁面与所述车削段的周面之间的部分为被车削部。

根据本发明的一个实施例，所述凹槽的边沿位于所述夹持段的外侧。

根据本发明第二方面实施例的钢件的车削残余应力分布的实验研究方法，所述钢件为根据本发明第一方面所述的钢件，所述实验研究方法包括以下步骤：A)利用去应力退火工艺对所述钢件进行热处理；B)利用卡盘夹持所述夹持段以便装夹所述钢件，利用第一刀具对所述车削段的远离所述过渡段的第一端面进行修平；C)利用第二刀具对修平后的所述第一端面进行车削；和D)测量车削后的所述第一端面的残余应力。

通过利用本发明实施例的钢件的车削残余应力分布的实验研究方法，从而可以消除钢件的初始残余应力和跳动度误差，由此可以更加精确地测量钢件的车削段的车削残余应力分布。因此，根据本发明实施例的钢件的车削残余应力分布的实验研究方法具有工件无初始残余应力、工件装夹应力小、切削参数均匀稳定的优点。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤B)中，装夹所述钢件后，打表测量所述第一端面的跳动度，如果所述跳动度大于等于20微米，重新装夹所述钢件直至所述跳动度小于20微米。

根据本发明的一个实施例，所述第一刀具的车削刃的钝圆半径大于等于4微米且小于等于10微米，所述第一刀具的刀尖圆角小于等于100微米，所述第一刀具的车削深度小于等于10微米，所述第一刀具的每转进给量小于等于10微米。

根据本发明的一个实施例，所述第一刀具的车削刃的钝圆半径大于等于4微米且小于等于5微米，所述第一刀具的刀尖圆角为45微米，所述第一刀具的车削深度为5微米，所述第一刀具的每转进给量为5微米。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤B)中，所述第一刀具的车削线速度保持恒定。

根据本发明的一个实施例，所述第二刀具的车削深度小于等于2毫米，在进行所述车削的过程中，所述第二刀具的车削线速度保持恒定。

附图说明

图1是根据本发明实施例的钢件的结构示意图；

图2a-图2c是根据本发明实施例的钢件的装夹应力的仿真图；

图3是根据本发明实施例的钢件的车削残余应力分布的实验研究方法的流程图。

附图标记：