領(lǐng)航科工教育—領(lǐng)航科工教育是干嘛的

切削仿真是材料加工領(lǐng)域的一種重要輔助制造手段，一般可應(yīng)用于以下場(chǎng)景：傳統(tǒng)切削工藝過(guò)程仿真、刀具優(yōu)化仿真、結(jié)構(gòu)件工藝優(yōu)化仿真等。目前也有相關(guān)軟件可以進(jìn)行常規(guī)切削過(guò)程的模擬，但隨著中國(guó)制造業(yè)的飛速發(fā)展，這些軟件和仿真技術(shù)已經(jīng)不能滿足我國(guó)高校以及企業(yè)的科研和生產(chǎn)需求。同時(shí)，在中美貿(mào)易戰(zhàn)的國(guó)際背景下，美國(guó)不僅會(huì)加強(qiáng)政策干預(yù)，也會(huì)更加注重制造業(yè)的發(fā)展，這將會(huì)對(duì)中國(guó)的制造業(yè)造成巨大的沖擊，因此要想使我國(guó)的制造業(yè)不受制于他國(guó)，中國(guó)高校和企業(yè)也須高瞻遠(yuǎn)矚、未雨綢繆。

就切削領(lǐng)域而言，傳統(tǒng)的切削仿真技術(shù)已經(jīng)為高校所熟知，但是對(duì)于特種加工領(lǐng)域、增材制造領(lǐng)域的切削仿真技術(shù)來(lái)說(shuō)，目前國(guó)際上還少見(jiàn)報(bào)道。因此這些很可能會(huì)成為未來(lái)切削領(lǐng)域的國(guó)際研究熱點(diǎn)，今天我們就來(lái)和大家一起分析、預(yù)測(cè)一下這些熱點(diǎn)，希望能對(duì)大家的科研有所啟發(fā)。

以下僅代表領(lǐng)航科工觀點(diǎn)，歡迎交流。

熱點(diǎn) 一 激光輔助切削仿真技術(shù)

激光加熱輔助切削（Laser Assisted Machining，LAM）是將高功率激光束聚焦在切削刃前的工件表面，在材料被切除前的短時(shí)間內(nèi)將局部加熱到很高的溫度，使材料的切削性能在高溫下發(fā)生改變，從而降低切削力、減小刀具磨損、減小振動(dòng)。對(duì)硬脆材料可將其脆性轉(zhuǎn)化為延展性，使屈服強(qiáng)度降低到斷裂強(qiáng)度以下，避免加工中出現(xiàn)裂紋，從而達(dá)到提高加工效率、降低成本、提高表面質(zhì)量的目的。

就激光加熱輔助切削仿真技術(shù)而言，目前都是分兩步進(jìn)行，先通過(guò)高斯移動(dòng)熱源子程序在工件上得到一個(gè)隱式溫度場(chǎng)，然后再將該溫度場(chǎng)轉(zhuǎn)入到顯示求解器進(jìn)行切削仿真，整體工況不夠連續(xù)且研究文獻(xiàn)相對(duì)較少，因此如果能在顯示求解器里連續(xù)完成從加熱到切削的全部過(guò)程將會(huì)是激光輔助切削仿真領(lǐng)域的一大突破，同時(shí)也必將成為該領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)。

熱點(diǎn) 二 工件熱處理后的切削仿真技術(shù)

通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前的切削仿真大都沒(méi)有考慮到熱處理后工件的材料性能，然而這些對(duì)航空企業(yè)而言確顯得尤為重要。因此，如果能全面考慮工件熱處理工藝參數(shù)以及熱處理后的工件材料本構(gòu)，同時(shí)利用新的材料本構(gòu)進(jìn)行切削仿真將會(huì)對(duì)航空薄壁件熱處理后的切削工藝優(yōu)化起到一定的指導(dǎo)作用。

熱點(diǎn) 三 刀具后場(chǎng)處理的的切削仿真技術(shù)

刀具后場(chǎng)處理包括：刀具磁場(chǎng)處理、刀具電場(chǎng)處理、刀具超聲處理、刀具深冷處理和刀具淬火處理等。這些都會(huì)在一定程度上優(yōu)化刀具的強(qiáng)度和韌性等性能，而這兩種性能是決定刀具壽命和耐用度的關(guān)鍵因素。但是目前刀具企業(yè)還都是通過(guò)試驗(yàn)的方式進(jìn)行后場(chǎng)處理工藝優(yōu)化，高校也沒(méi)有開展刀具后場(chǎng)處理的切削仿真技術(shù)研究，因此如果能在刀具后場(chǎng)處理方向開展技術(shù)推進(jìn)和仿真工藝優(yōu)化必將在一定程度上推動(dòng)我國(guó)刀具企業(yè)的研發(fā)進(jìn)程。

熱點(diǎn) 四 工件切削前后金相組織的變化

目前的切削仿真都只是輸出切削力、切削溫度、應(yīng)力應(yīng)變以及切屑形態(tài)等量，通過(guò)這些對(duì)切削仿真質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，但是還未有研究者考慮切削仿真過(guò)后的金相組織改變，而這些恰恰可以從微觀角度出發(fā)對(duì)切削質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，因此如果能夠在這方面加強(qiáng)技術(shù)推進(jìn)，必將會(huì)成為制造領(lǐng)域切削方向的一大亮點(diǎn)。

熱點(diǎn) 五 工件焊接后的切削仿真技術(shù)

對(duì)于航空企業(yè)而言，常常有焊接后的工件需要切削加工，然而目前學(xué)術(shù)界對(duì)該類研究的關(guān)注還不夠，因此也未有高校或企業(yè)對(duì)焊接后工件的切削仿真技術(shù)開展研究。該類仿真的關(guān)鍵技術(shù)在于要把焊接后材料組織的變化考慮進(jìn)去，然后再進(jìn)行切削仿真工藝優(yōu)化，因此對(duì)于研究人員也會(huì)具有很高的技術(shù)要求。

熱點(diǎn) 六 3D打印后材料的切削仿真技術(shù)

3D打印技術(shù)是制造業(yè)領(lǐng)域的熱點(diǎn)話題，然而目前大都熱衷于對(duì)3D打印工藝的仿真或試驗(yàn)優(yōu)化研究，而對(duì)打印后材料的切削工藝研究尚且不多，同時(shí)將3D打印仿真和切削仿真融為一體的新新技術(shù)，目前還未見(jiàn)報(bào)道。因此如果能在該仿真技術(shù)上有所突破，必將會(huì)成為這一領(lǐng)域的翹楚。

以上分析表明，雖然已經(jīng)有了各種切削仿真軟件，但這些還不足以滿足我國(guó)制造業(yè)蓬勃發(fā)展的需要。因此我們有必要從校企的具體需求出發(fā)，結(jié)合相關(guān)仿真技術(shù)，匯聚高端仿真人才，開發(fā)國(guó)產(chǎn)切削仿真軟件。