超硬合金激光超聲復合精密切削機理的有限元仿真.pdf

1、碳化鎢(WC)是一種用途廣泛的金屬基復合材料(MMC)材料，由于具有高硬度、高耐磨性、耐高溫等優(yōu)良特性，硬質(zhì)合金在現(xiàn)代工具材料、耐磨材料和耐腐蝕材料中占有極其重要的地位，更是航空航天、光學及電子等領(lǐng)域中的熱門材料。但是到目前為止，作為硬脆性材料的一種，用傳統(tǒng)切削(CC)加工方法精密加工硬質(zhì)合金仍然是一個嚴峻的挑戰(zhàn)。本文結(jié)合課題組對硬脆材料的超聲加工已有的研究，將超精密切削方法與特種加工理論相結(jié)合，提出了采用激光加熱與二維超聲振動復合的超

2、精密車削方法，使用金剛石刀具(PCD)，利用已有的超精密金剛石機床，實現(xiàn)WC(15％Co)的超精密加工。
　　本文以碳化鎢合金的精密切削過程為主要研究對象，研究了復雜條件下切削力理論，給出振動頻率和振幅對平均切削力影響的解析式；建立了激光加熱與二維超聲振動輔助復合切削模型；利用數(shù)值方法模擬了超聲橢圓振動切削力特性、一個周期中變形區(qū)與切屑中應(yīng)力變化規(guī)律，振動參數(shù)、切削參數(shù)、激光加熱參數(shù)等加工工藝參數(shù)對切削力的影響變化規(guī)律，并對切削力

3、理論分析進行驗證；與普通切削和一維超聲振動切削進行對比，揭示硬質(zhì)合金在復雜加工條件下的材料去除機理，得出最優(yōu)切削參數(shù)。
　　通過普通和復合條件下的切削碳化鎢過程模擬發(fā)現(xiàn)，主切削力與進給抗力的峰值隨著振動頻率的增大而增大，但隨著振幅、刀具前角及激光加熱溫度的增大而減小，而平均切削力都呈減小趨勢，反轉(zhuǎn)效果改善；與普通切削和一維超聲振動切削對比，激光超聲復合切削技術(shù)由于摩擦反轉(zhuǎn)、間歇切削及材料軟化等因素作用，切削WC時具有獨特的切削力特