淬硬鋼高速切削過程的有限元仿真.pdf

1、制造業(yè)始終在探索零件產(chǎn)品的低成本加工方法和對現(xiàn)存工藝的高效率利用與改進，高速切削加工是先進制造技術(shù)的一個重要組成部分，已成為淬硬鋼等高硬度材料切削加工的重要手段。PCBN刀具的出現(xiàn)及其精密加工過程可以滿足這些零件的加工要求，而替代或減少磨削加工。 本文以有限元理論為基礎(chǔ)，針對高速硬態(tài)切削淬硬鋼的特點，利用MSC.Marc和ABAQUS/Explicit兩種有限軟件建立了適于硬態(tài)切削的二維平面應(yīng)變有限元模型，模擬了硬態(tài)切削中連續(xù)與

2、鋸齒狀切屑形成過程和刀具的磨損情況。考慮工件材料機械物理性能隨時間的變化和流動應(yīng)力受應(yīng)變、應(yīng)變速率和溫度影響特性來模擬材料的非線性問題：采用MSC.Marc的網(wǎng)格重劃分技術(shù)和ABAQUS/Explicit的剪切失效準(zhǔn)則、單元去除和自適應(yīng)重劃分技術(shù)模擬了切屑的形成；為了處理硬態(tài)切削過程中的幾何非線性問題，分別采用了更新的Lagrange格式的有限元法與ALE法；采用庫侖摩擦模型模擬硬態(tài)切削過程中的摩擦問題；利用ABAQUS結(jié)合Python

3、語言，模擬分析刀具的磨損。在高速硬切削過程中，切削力隨著切削寬度增加而成比例增加，形成鋸齒狀切屑時切削力隨著鋸齒的形成與發(fā)展呈周期性變化；切削區(qū)溫度隨切削寬度增加略有增加；圓弧刃和倒棱刃刀具的已加工表面殘余應(yīng)力具有相同的變化規(guī)律和最大應(yīng)力值;鋒利刃、倒圓刃和倒棱刃3種常見的刃口形式中，鋒利刃由于刃口強度差不適合淬硬鋼的切削加工，倒圓刃和倒棱刃相比，倒棱刃的切削溫度分布好，已加工表面溫度低；ABAQUS與Python語言結(jié)合可以預(yù)測刀具磨