基于斜角切削模型的高速加工數(shù)值模擬研究.pdf

1、高速切削（HSM）是今后切削加工領(lǐng)域的發(fā)展方向，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外在高速加工機(jī)理與應(yīng)用方面做了大量研究工作。由于高速切削過(guò)程比起傳統(tǒng)加工要復(fù)雜的多，目前對(duì)高速切削加工還沒(méi)有形成一套成熟的系統(tǒng)理論，對(duì)于高速加工機(jī)理還需要進(jìn)一步深入研究。本文主要運(yùn)用數(shù)值模擬方法來(lái)對(duì)高速切削加工進(jìn)行研究，針對(duì)不同材料進(jìn)行加工過(guò)程模擬，通過(guò)對(duì)模擬結(jié)果的研究分析，來(lái)揭示高速加工的機(jī)理。
　　 有限元法是當(dāng)今應(yīng)用廣泛的一種數(shù)值模擬方法，它可以處理各種復(fù)雜的工程

2、問(wèn)題，本文在材料塑性變形的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系、金屬材料屈服準(zhǔn)則、屈服強(qiáng)度等理論的基礎(chǔ)上，利用剛塑性有限元方法建立金屬切削的有限元模型。
　　 依據(jù)通用車(chē)削刀具參數(shù)的幾何關(guān)系，在三維建模軟件UG/CAD模塊里建立簡(jiǎn)化的斜角切削幾何模型。并對(duì)45號(hào)鋼與高溫合金Inconel718兩種金屬材料，建立仿真模擬的材料模型，確定材料本構(gòu)方程、熱導(dǎo)率以及接觸摩擦系數(shù)，設(shè)定了模擬過(guò)程的邊界條件。
　　 關(guān)于模擬仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性問(wèn)題，本文首先將

3、國(guó)內(nèi)外一些學(xué)者的切削試驗(yàn)進(jìn)行仿真驗(yàn)證，通過(guò)與試驗(yàn)值的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，模擬值與試驗(yàn)值誤差率在7.20％～12.60％，在增量變化上其二者的誤差率為1.8％～4.2％，該結(jié)論表明在具體數(shù)值上模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果還有一定的誤差，但在切削物理參數(shù)的變化規(guī)律上，二者有很高的一致性，這說(shuō)明有限元模擬結(jié)果是準(zhǔn)確的。本課題以高速加工時(shí)的切削力和切削溫度為研究對(duì)象，利用單因素試驗(yàn)方法進(jìn)行一系列仿真模擬。模擬仿真試驗(yàn)有：
　　 1.在其他刀具參數(shù)不變的情況

4、下，逐漸改變?nèi)袃A角的大小進(jìn)行高速切削模擬仿真，對(duì)每次仿真結(jié)果中的切削力和切削溫度取出樣點(diǎn)值，進(jìn)行數(shù)學(xué)處理，利用繪圖法作出各自的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系曲線，得出切削力、切削溫度隨刃傾角的變化規(guī)律。
　　 2.以切削速度為變量進(jìn)行系列模擬仿真，同樣得出切削力、切削溫度隨切削速度的變化規(guī)律。
　　 3.分別改變切削深度和切削寬度的大小對(duì)切削過(guò)程進(jìn)行模擬仿真研究。
　　 本課題經(jīng)過(guò)以上大量的模擬仿真，對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行綜合分析研究，得