高速切削整體硬質(zhì)合金立銑刀的應(yīng)力場分析及實驗研究.pdf

1、隨著高速機床、高速刀具在航空、航天、汽車、模具等行業(yè)的廣泛應(yīng)用，高速切削加工技術(shù)已成為衡量一個國家先進制造技術(shù)水平的重要標志之一。而刀具是實現(xiàn)高速切削的關(guān)鍵因素。切削過程中刀具會因切削力的變化、切削中的沖擊振動、熱力耦合場影響等因素而發(fā)生破損。本文針對高速切削中的整體硬質(zhì)合金立銑刀，首先建立側(cè)刃的切削力模型，并綜合考慮橫刃的影響，得到合理的切削合力模型，為進一步研究刀具的應(yīng)力場奠定了基礎(chǔ)；其次，建立銑刀的實體模型及有限元模型，以正應(yīng)力和

2、切應(yīng)力的加載方式對其進行了應(yīng)力場分析，由刀具破損實驗與有限元仿真的對比分析可知，此加載方法是可行的；再次，通過實驗測量不同切削條件下的切削力，分析不同切削參數(shù)對切削力的影響規(guī)律，得到影響切削力的主次因素，并將切削力模型、有限元仿真與實驗數(shù)據(jù)進行了對比分析；最后用掃描電鏡對立銑刀的破損形貌進行觀測，重點分析了涂層剝落、刀尖破損和粘結(jié)磨損的相關(guān)機理。
　　首先，建立平底銑刀的切削力模型。將立銑刀沿軸向進行離散化處理并求出微元的切削力，

3、運用數(shù)值積分方法計算出銑刀側(cè)刃的合力；再運用直角切削理論模型建立橫刃的切削力；最后將側(cè)刃和橫刃的切削力合成為總的切削力。經(jīng)部分實驗驗證，該切削力模型能較好地預(yù)測銑削力。利用所建切削力模型對動態(tài)切削力進行了預(yù)測并進行了切削力驗證實驗。
　　其次，進行平底銑刀實體建模與有限元分析。利用實測的橫截面數(shù)據(jù)，建立銑刀的實體模型；將其導(dǎo)入ANSYS劃分網(wǎng)格、設(shè)定邊界條件及施加載荷，最后進行有限元分析。結(jié)果表明：最大應(yīng)力位于銑刀的主后刀面上，而