高速銑削加工中切削力和溫度的分析與模擬.pdf

1、高速切削加工技術(shù)是近20多年來(lái)迅速崛起的先進(jìn)制造技術(shù)之一，以高效率和高精度為基本特征。高速切削相對(duì)常規(guī)切削有許多特點(diǎn)，如可大幅度提高加工效率、可有效提高加工精度、可減小切削中的振動(dòng)等。由于高速切削加工具有的優(yōu)越性，世界各國(guó)尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家十分重視。
　　高速切削條件下的力和溫度成為各國(guó)重點(diǎn)研究的對(duì)象。端銑是一種基本的切削加工方式，本課題重點(diǎn)研究端銑時(shí)的切削力和切削溫度。
　　在實(shí)際切削過(guò)程中，正交切削幾乎不存在，但是很多問(wèn)題可

2、簡(jiǎn)化為正交切削來(lái)處理。在正交切削的模型中，剪切面發(fā)生變形所需的力由刀具的前刀面通過(guò)切屑傳到剪切面，其主要的力有剪切力sF，工件材料經(jīng)過(guò)剪切面，沿剪切面滑移，造成動(dòng)量的改變需要加一個(gè)作用力。在切削速度低于1500/時(shí)，和F m v m min F相比，很小，可視為零。作用力與切削速度方向v s F m F m的平方成比例增大，高速切削時(shí)(≥1500/v m min)，增長(zhǎng)很大，不可忽略， F m這時(shí)通過(guò)對(duì)加工時(shí)切屑受力的分析，得到的切削力

3、數(shù)學(xué)公式適用于高速切削的情況。在端銑刀單個(gè)刀齒中建立局部坐標(biāo)系，結(jié)合高速切削時(shí)的切削力數(shù)學(xué)公式可得到端銑刀單個(gè)刀齒在局部坐標(biāo)系中產(chǎn)生的三個(gè)方向的切削力。在端銑刀中建立總體坐標(biāo)系，可得到單個(gè)刀齒在總體坐標(biāo)系中產(chǎn)生的三個(gè)方向的切削力。將端銑刀參與切削的單個(gè)刀齒產(chǎn)生的切削力加起來(lái)，就得到端銑瞬時(shí)多齒切削的合力。
　　由于熱源法可得出最簡(jiǎn)單形式的解答，計(jì)算結(jié)果和實(shí)際結(jié)果比較接近，本文采用熱源法建立端銑溫度場(chǎng)數(shù)學(xué)模型。本文將剪切面和摩擦面視

4、為熱源，由有限長(zhǎng)線熱源組成。利用熱源法對(duì)剪切熱源和刀/屑摩擦熱源產(chǎn)生的溫度場(chǎng)進(jìn)行理論計(jì)算，得出剪切熱源產(chǎn)生的工件和切屑的溫度場(chǎng)分布方程和刀/屑摩擦熱源產(chǎn)生的刀具和切屑的溫度場(chǎng)分布方程；并得出了二者共同作用下刀具和切屑的溫度場(chǎng)分布方程，進(jìn)而將此方程引入到端銑中得到端銑切削溫度場(chǎng)模型。
　　在金屬切削過(guò)程中，刀具往往被視為剛性體，只進(jìn)行彈性分析，而工件被視為塑性體，要進(jìn)行彈塑性分析。建模時(shí)刀具和工件均采用四邊形單元。采用有限元軟件AN