金屬切削過程的有限元法仿真研究.pdf

1、在金屬切削加工中，對切削過程的研究有著重要的意義。切削力、切削溫度和刀具的磨損是反映切削過程的主要指標，特別是切削力，其使用范圍更廣。在切削過程中，直接決定著切削熱的產(chǎn)生，并影響刀具磨損、破損和使用壽命，工件加工精度以及已加工表面的質(zhì)量等。傳統(tǒng)的切削研究，主要是從切削理論和切削試驗兩個方面來進行。長期以來，許多學(xué)者對切削力預(yù)報作了大量的理論研究工作，期望從理論上獲得切削力的計算公式，但由于影響切削力的實際因素眾多，切削的過程十分復(fù)雜，給

2、建立切削力的理論模型帶來很大的困難；利用正交試驗獲得切削力的試驗數(shù)據(jù)，通過回歸分析得出經(jīng)驗公式是生產(chǎn)中比較常用的方法，但當加工條件有較大變化時，利用經(jīng)驗公式計算得到的結(jié)果會與實際相差很大，通用性不強。 切削過程的建模和仿真在改進切削刀具的設(shè)計和優(yōu)化切削參數(shù)方面有很大的發(fā)展?jié)摿?。有限元法逐漸成為切削過程的研究和仿真的一種有效手段。本文的主要目的就是建立一個切削過程仿真的有限元模型，預(yù)報切削力、刀具應(yīng)力和切削溫度。在預(yù)先收集工件流動

3、應(yīng)力數(shù)據(jù)和在高應(yīng)變率和高溫下的摩擦系數(shù)的基礎(chǔ)上，利用有限元軟件DEFORM仿真切削過程。為了驗證仿真準確性，進行了硬度200HB的45＃鋼的無涂層硬質(zhì)合金刀具切削試驗。結(jié)果表明：切削力的預(yù)測值和試驗值具有合理的一致性和共同的發(fā)展趨勢，但是受計算條件的影響，在切屑分離時切削力曲線會產(chǎn)生一定的跳動；刀屑之間的摩擦對切削溫度有著重要的影響，無論在什么切削條件下，預(yù)報的最高切削溫度總是出現(xiàn)在刀具前刀面上靠近主切削刃的一側(cè)；刀具的最大等效應(yīng)力分別