車削力的預(yù)報(bào)研究.pdf

1、在金屬切削加工中，切削力是反映切削過程的主要指標(biāo)，通過對(duì)切削力的研究可提高加工效率和質(zhì)量。切削力對(duì)切削機(jī)理的研究，對(duì)計(jì)算功率消耗，對(duì)機(jī)床、刀具、夾具的設(shè)計(jì)，對(duì)優(yōu)化刀具幾何參數(shù)等，都有非常重要的意義。因此，自開展金金屬切削研究以來，準(zhǔn)確預(yù)報(bào)切削力一直是人們期望達(dá)到的目標(biāo)，建立切削力模型，闡明切削力的大小及其影響規(guī)律，實(shí)現(xiàn)切削力的預(yù)報(bào)是切削理論研究中的重要課題之一。但由于影響切削力的因素眾多，金屬切削過程十分復(fù)雜，傳統(tǒng)的切削力模型和計(jì)算公式

2、往往與實(shí)際值相差較大，通用性不強(qiáng)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，有限元法已成為研究和仿真切削過程的重要手段和工具。.為此，本文在研究了金屬切削理論、金屬切削過程有限元建模理論及求解方法的基礎(chǔ)上，以車削過程中的切削力為主要研究內(nèi)容，通過理論分析、有限元數(shù)值計(jì)算以及實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，對(duì)金屬切削過程及車削力預(yù)報(bào)進(jìn)行了較為深入的研究。
　　 本文首先從金屬切削理論出發(fā)，結(jié)合數(shù)值模擬方法，對(duì)余屬車削過程的有限元理論進(jìn)行了分析，系統(tǒng)總結(jié)了金

3、屬切削過程模擬的關(guān)鍵技術(shù)，包括切屑分離準(zhǔn)則、剛粘塑性材料流動(dòng)方程、網(wǎng)格畸變與網(wǎng)格重劃、虛功原理及變分原理等，最終建立了斜角切削加工過程的三維熱一彈塑性有限元模型。分析、研究了有限元網(wǎng)格模型、材料本構(gòu)關(guān)系、刀一屑間摩擦模型以及熱傳導(dǎo)控制方程等涉及切削加工非線性有限元模擬的關(guān)鍵技術(shù)。采用金屬成形有限元分析軟件Deform3D建立了可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合盒車刀車削45鋼的三維斜角切削有限元模型，利用該模型進(jìn)行了切削加工模擬，得到了切削力的數(shù)值并給出了切

4、削力隨時(shí)間的變化曲線。通過設(shè)置不同的切削參數(shù)，對(duì)不同參數(shù)下的車削力進(jìn)行比較，分析各個(gè)切削參數(shù)對(duì)車削力的影響規(guī)律，為研究刀具的切削性能提供有用的數(shù)據(jù)。最后采用瑞士KISTLER公司的三向多功能測(cè)力儀進(jìn)行了切削實(shí)驗(yàn)。將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果、仿真結(jié)果以及經(jīng)驗(yàn)公式結(jié)果進(jìn)行比較，數(shù)據(jù)分析表明：仿真預(yù)報(bào)值和實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有較好的一致性，各因素對(duì)切削力的影響規(guī)律與切削理論相吻合，其準(zhǔn)確性優(yōu)于經(jīng)驗(yàn)公式估算值，從而驗(yàn)證本文有限元模型的正確性有效性。
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