高速切削刀—屑接觸界面摩擦建模研究.pdf

1、隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，有限元仿真已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于研究金屬切削過程和切削區(qū)應(yīng)力、應(yīng)變、溫度以及切削力等的分布狀況中。為了能夠更好地了解金屬切削過程中刀-屑接觸面的摩擦狀態(tài)以及不同的切削參數(shù)對切削過程的影響，需要建立一個能夠準確描述金屬切削過程的摩擦模型，以便指導(dǎo)實際的加工生產(chǎn)，提高刀具的使用壽命和工件的加工質(zhì)量。
　　本文利用有限元分析軟件ABAQUS建立不采用分離線的二維正交摩擦模型，簡要敘述了有限元模型中單元網(wǎng)格類型、邊界條件

2、與約束的選擇原理，采用Johnson-Cook本構(gòu)模型對材料本構(gòu)行為進行描述，用剪切損傷準則作為材料的分離準則。為了能夠?qū)Φ?屑接觸面的摩擦狀態(tài)進行更準確的定義，利用ABAQUS有限元軟件的用戶子程序接口VFRIC對刀-屑摩擦界面進行二次開發(fā)，在庫侖摩擦模型的基礎(chǔ)上，建立了粘結(jié)-滑移摩擦模型和滑移區(qū)變摩擦系數(shù)摩擦模型。
　　同時，本論文通過高速切削實驗獲得45鋼(AISI1045)的切屑根部試樣，研究切屑形態(tài)隨切削速度與刀具前角的

3、變化情況，并對鋸齒狀切屑中絕熱剪切帶的形態(tài)以及切屑根部滑移線分布進行簡要描述。
　　將實驗獲得的切削力與摩擦模型模擬出的切削力隨著切削參數(shù)的變化情況進行對比分析，結(jié)果表明三個摩擦模型均能夠準確地模擬出切削力隨切削參數(shù)的變化趨勢，即隨著切削速度的提高和刀具前角的增大，切削力降低。但滑移區(qū)變摩擦系數(shù)摩擦模型模擬的準確性要高于庫侖摩擦模型和粘結(jié)-滑移摩擦模型。
　　分析對比實驗和三個摩擦模型的刀-屑接觸長度與剪切角，發(fā)現(xiàn)刀-屑接觸