考慮加工粘附行為的鋁合金6061-T6銑削仿真與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著高速鐵路與航空技術(shù)的迅速發(fā)展，6061鋁合金以其具有重量輕、耐腐蝕、外觀平整度好，并且容易制造焊接為復(fù)雜曲面等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于動車、高鐵車廂制造。然而，由于鋁合金自身粘軟的特性使其在切削加工過程中極易出現(xiàn)流變效應(yīng)而發(fā)生粘附現(xiàn)象。鋁合金的粘附行為也直接導(dǎo)致在切削加工鋁合金材料時刀具表面積聚積屑瘤現(xiàn)象相對于其他金屬材料更加明顯。另一方面，隨著計算機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展，有限元技術(shù)在金屬切削領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，有限元仿真技術(shù)是通過建立刀具與被加工

2、工件的幾何物理模型的方法來模擬切削加工過程。
　　本文根據(jù)銑削過程中刀尖次擺線運(yùn)動軌跡預(yù)測未變形切屑形狀，基于有限元分析軟件Abaqus和AdvantEdge FEM建立考慮粘附行為的6061-T6鋁合金銑削有限元模型，并進(jìn)行驗(yàn)證性銑削實(shí)驗(yàn)，對比驗(yàn)證銑削力、銑削溫度和切屑形態(tài)三個方面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與模型預(yù)測結(jié)果。驗(yàn)證性銑削實(shí)驗(yàn)過程中的溫度測量采用改進(jìn)后的半人工熱電偶方法，將厚度較薄的康銅帶代替康銅絲，彌補(bǔ)傳統(tǒng)半人工熱電偶法測量銑削過程

3、中某一點(diǎn)瞬時溫度的不足，增加了溫度測量的廣度，有效提高測量響應(yīng)精度和測量精度。銑削實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，通過對前刀面上積屑瘤的高度測量統(tǒng)計，反應(yīng)不同刀具和銑削參數(shù)對銑削過程的影響程度。
　　從實(shí)驗(yàn)中獲得的三向銑削力和溫度數(shù)據(jù)，通過極差分析法分析了刀具與銑削參數(shù)對銑削力、銑削溫度的影響。對于X向銑削力，軸向切深的影響程度最高，主軸轉(zhuǎn)速的影響程度最低，其次是每齒進(jìn)給量和徑向切深。對于Y向銑削力，主軸轉(zhuǎn)速影響程度最高，徑向切深最低。銑削溫度的影響

4、程度大小為:主軸轉(zhuǎn)速＞每齒進(jìn)給量＞軸向切深＞徑向切深。獲得最優(yōu)的實(shí)驗(yàn)方案:主軸轉(zhuǎn)速為7000r/min，每齒進(jìn)給量為0.2mm，徑向切深與軸向切深均為1mm。對比模型預(yù)測與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:考慮粘附現(xiàn)象的6061-T6鋁合金銑削有限元模型預(yù)測銑削力誤差不超過10.3％，銑削溫度誤差不超過+12％，結(jié)合切屑形態(tài)對比，結(jié)果均優(yōu)于未考慮粘附行為的模型預(yù)測結(jié)果。通過以上實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了考慮粘附現(xiàn)象有限元模型的準(zhǔn)確性。
　　通過建立更符合實(shí)際