斷屑槽刀具車削仿真及試驗研究.pdf

1、為解決車削中的斷屑困難問題，常見的斷屑方法包括:改變切削參數(shù)、采用新的加工工藝、使用外加斷屑裝置以及使用斷屑槽刀具等，其中使用斷屑槽刀具是目前應用最多的一種斷屑方法。為設計能有效斷屑的斷屑槽硬質合金刀片，通常需要試制刀具后進行大量切削試驗，此過程費時且成本高。隨著仿真技術的發(fā)展，借助有限元軟件直接模擬斷屑槽刀具的切削過程，通過分析仿真所得的斷屑形態(tài)及相關數(shù)據(jù)來判斷刀具的斷屑性能，從而能避免重復性的切削試驗，降低斷屑槽刀具的設計成本。

2、r>　　本文通過DEFORM軟件建立了45鋼車削加工的2D切削模型及3D切削模型，主要包括刀具模型、工件模型以及刀具-工件接觸關系的建立。文中選用三種刀具以對比斷屑槽刀具和平刀面刀具的切削過程，其中刀具幾何特征參數(shù)通過逆向原理獲得;工件材料模型采用了Johnson-Cook本構模型和Cockcroft-Latham韌性斷裂準則，通過對比仿真結果和試驗結果逆向確定了45鋼的斷裂閾值為250;刀具-工件之間選用剪切摩擦模型，摩擦系數(shù)為0.6

3、，相對幾何位置關系通過背前角BR、側前角SR和側刃傾角SCEA控制與切削試驗參數(shù)一致。通過2D切削仿真模擬了鋸齒狀切屑及其斷屑過程，證明了平刀面刀具和斷屑槽刀具切削時，切屑的鋸齒化程度隨進給量增加而增加;相同切削參數(shù)下，平刀面刀具切削時切屑的鋸齒化程度較大，斷屑槽刀具在一定進給量時發(fā)生斷屑;進一步對比不同槽深和深寬比條件下的切削仿真結果，可知槽深為0.15 mm和深寬比較小時鋸齒狀切屑會產生折斷。通過3D切削仿真獲得了三維切屑形態(tài)及切屑

4、折斷過程，對比仿真結果與試驗結果證明了斷屑槽是導致切屑折斷的主要原因;仿真獲得的切屑幾何參數(shù)與試驗結果吻合，說明斷屑槽對切屑幾何參數(shù)影響較小;進一步對比切削力仿真值與試驗值，進給抗力仿真值的誤差超過30％的主要原因與仿真中刀具后刀面磨損小于試驗值有關，切深抗力和主切削力的仿真結果則能有效預測實際切削過程;通過分析切削溫度及刀具磨損結果，可知涂層是二者的主要影響因素;將3D仿真模型應用于新斷屑槽刀具和新材料切削仿真，分別獲得了相應的斷屑形