基于有限元方法的單顆CBN磨粒街削特性分析.pdf

1、珩齒加工作為齒輪表面的光整加工，對(duì)被加工齒輪的齒面質(zhì)量及使用壽命有著直接的影響。但珩齒加工過程經(jīng)常存在著齒形精度低、切削效率低、誤差修正能力弱等缺點(diǎn)，因此對(duì)珩齒過程的研究非常必要。珩齒主要依靠珩輪表面的CBN(立方氮化硼)磨粒對(duì)被加工齒輪進(jìn)行擠壓和切削。因此CBN磨粒的切削過程，直接影響著被加工珩輪的質(zhì)量和性能。而且隨著現(xiàn)代切削加工向高質(zhì)、高效、精密、智能化的方向發(fā)展，對(duì)刀具和被切削工件的材料和性能有了更高的要求，對(duì)切削過程的研究更為重

2、要。
　　 本文在前期研究的基礎(chǔ)上，對(duì)珩齒過程中珩輪表面的單顆CBN磨粒的切削特性進(jìn)行了分析研究，具體內(nèi)容如下：⑴利用大型有限元分析軟件ANSYS/LS-DYNA的非線性動(dòng)力學(xué)理論，仿真單顆CBN磨粒對(duì)45鋼的切削過程。單元采用8節(jié)點(diǎn)的線性三維實(shí)體Solid164單元，并應(yīng)用單點(diǎn)積分的Lagrange算法建立切削加工的三維顯式動(dòng)力分析有限元模型。模型采用Johnson—Cook塑性模型。對(duì)單顆CBN磨粒及工件進(jìn)行合理的網(wǎng)格劃分，

3、既可減少CPU時(shí)間，又避免了因網(wǎng)格劃分不合理而產(chǎn)生的網(wǎng)格畸變等問題。同時(shí)還需對(duì)單顆CBN磨粒及工件進(jìn)行合理的約束及附加載荷，約束不合理，會(huì)使工件材料發(fā)生大的變形，影響切削過程甚至使切削無法進(jìn)行。單顆CBN磨粒的切削路徑取決于所施加的載荷，因此載荷的施加對(duì)切削過程也比較重要。通過合理設(shè)置切削模型及計(jì)算參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了單顆CBN磨粒對(duì)45鋼在不同速度下的三維大變形切削過程的。數(shù)值分析結(jié)果清晰的模擬出被切削材料在塑性變形階段、剪切滑移階段、切屑形

4、成階段及不同切削速度的切屑形態(tài)，并對(duì)不同速度的有效應(yīng)力、有效塑性變形及溫度場(chǎng)理論進(jìn)行了分析研究，最終得出切削速度與切屑形態(tài)及切削溫度的關(guān)系。合理控制切削速度，不僅可以控制切屑形態(tài)，而且也可以及時(shí)采取合理的斷屑措施，防止切屑亂飛或切屑過長(zhǎng)影響切削過程，因此對(duì)切削過程的優(yōu)化提供了一定的依據(jù)。⑵利用ANSYS／LS—DYNA，采用SoliD164單元分別建立刀具前角為-10。，-15。，-20。，-25。，-30。，-35。的三維切削大變形熱