鋁基碳化硅精密銑削過程有限元仿真及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、鋁基碳化硅復(fù)合材料的高強(qiáng)度和高耐磨性給切削加工提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn),其內(nèi)部的碳化硅顆粒作為一種高硬度磨料,加工時(shí)與刀具產(chǎn)生激烈的摩擦,導(dǎo)致刀具磨損加劇、壽命降低、加工質(zhì)量難以控制,這些因素使得該種材料成為一種典型難加工材料。因此,開展鋁基碳化硅銑削加工技術(shù)的研究,對(duì)提高軍工產(chǎn)品的質(zhì)量和性能,促進(jìn)企業(yè)制造技術(shù)升級(jí)換代都具有極其重要的意義。
　　從假設(shè)微觀結(jié)構(gòu)周期性排列入手,對(duì)非均質(zhì)材料的彈性模量進(jìn)行等效分析;基于均勻化理論和M-T平均場理

2、論,得到了鋁基碳化硅的彈性模量計(jì)算公式。基于熱阻法對(duì)鋁基碳化硅材料的熱傳導(dǎo)系數(shù)進(jìn)行等效預(yù)測(cè),得到了顆粒增強(qiáng)材料熱傳導(dǎo)系數(shù)的計(jì)算公式,并對(duì)材料等效的適用性和合理性進(jìn)行系統(tǒng)分析,解決了非均質(zhì)材料力學(xué)性能無法確定的難題,為有限元計(jì)算提供了參考數(shù)據(jù)。
　　根據(jù) Johnson-Cook熱力耦合公式,并定義了切屑分離準(zhǔn)則,建立了二齒PCD銑刀和三齒YG6X銑刀銑削過程的三維有限元模型和二維有限元模型,對(duì)切屑擠壓及分離過程進(jìn)行了有限元仿真,結(jié)

3、果表明切削力仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有較好的一致性。解決了傳統(tǒng)模型只能對(duì)穩(wěn)定切削階段進(jìn)行仿真的問題,得到了鋁基碳化硅銑削過程中刀具角度對(duì)銑削力、銑削溫度、應(yīng)力及切屑形成過程的影響規(guī)律,實(shí)現(xiàn)了刀具幾何參數(shù)的優(yōu)選。
　　對(duì)鋁基碳化硅的銑削過程進(jìn)行了系統(tǒng)分析,使用4種硬質(zhì)合金立銑刀和PCD鑲片銑刀進(jìn)行銑削加工實(shí)驗(yàn),分別用測(cè)力儀和表面輪廓儀測(cè)量切削力和表面粗糙度,系統(tǒng)地研究了刀具材料和切削參數(shù)( n、zf、 pa)對(duì)銑削力和加工表面粗糙度的影

4、響規(guī)律。另外,利用回歸分析的方法得到了鋁基碳化硅銑削力公式,以切削力最小為目標(biāo),并實(shí)現(xiàn)了切削參數(shù)優(yōu)選。
　　針對(duì)鋁基碳化硅加工中刀具磨損劇烈的問題,采用4種硬質(zhì)合金立銑刀和PCD鑲片銑刀進(jìn)行刀具磨損實(shí)驗(yàn)研究,通過掃描電鏡和體視顯微鏡觀測(cè)銑刀不同部位的磨損形貌,分析了銑刀的磨損機(jī)理,得到了不同材料銑刀磨損量的變化規(guī)律。研究了刀具磨損狀態(tài)對(duì)銑削力和加工表面粗糙度的影響,優(yōu)選出了適合高體積分?jǐn)?shù)鋁基碳化硅粗精加工的刀具。
　　采用優(yōu)