鉆削力的仿真分析與試驗(yàn)研究.pdf

1、切削力作為金屬切削過(guò)程中主要的物理現(xiàn)象之一，直接決定著切削熱的產(chǎn)生，影響刀具壽命、加工精度和加工表面質(zhì)量，也是設(shè)計(jì)機(jī)床、夾具等工藝設(shè)備必不可少的依據(jù)。鉆削加工是一種重要的加工工藝，占機(jī)械加工總量的30％左右。因此，進(jìn)行鉆削力研究，不僅是鉆削機(jī)理研究的重要方面，而且對(duì)指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)際具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　 本文以麻花鉆為研究對(duì)象，進(jìn)行鉆削力仿真與試驗(yàn)研究。利用DEFORM-3D有限元軟件，建立了鉆削過(guò)程的仿真模型，實(shí)現(xiàn)了切屑形成、

2、鉆削力和鉆削溫度的仿真，研究了鉆削速度、進(jìn)給量等工藝參數(shù)與鉆削力之間的關(guān)系。通過(guò)用麻花鉆對(duì)45鋼、灰鑄鐵HT200和硬鋁LY12等普通材料，以及奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9Ti、鈦合金Ti-6Al-4V和高強(qiáng)度鋼30CrMnSiA等難加工材料的鉆削力試驗(yàn)，揭示了鉆削速度、進(jìn)給量等工藝參數(shù)對(duì)鉆削力的影響規(guī)律，以及麻花鉆主切刃和橫刃對(duì)切削力的貢獻(xiàn)，分析了修磨橫刃之后鉆削力的變化情況。采用正交試驗(yàn)和回歸分析法，建立了幾種材料鉆削力的經(jīng)驗(yàn)公式。

3、在干式切削條件下，研究了涂層刀具鉆削力特性。最后通過(guò)仿真值與實(shí)驗(yàn)值的比較，判斷仿真模型的可靠性。
　　 研究分析結(jié)果表明：
　　 ①鉆削速度對(duì)鉆削力的影響較小，鉆削力隨著進(jìn)給量和鉆頭直徑的增大而增大。
　　 ②工件材料性能對(duì)鉆削力的影響較大，隨著材料強(qiáng)度、硬度和韌性等物理機(jī)械性能的提高鉆削力增大。
　　 ③麻花鉆主切削刃對(duì)扭矩的影響較大，其對(duì)扭矩的貢獻(xiàn)約占總扭矩的80％，而橫刃對(duì)軸向力的影響較大，其對(duì)軸向

4、力的貢獻(xiàn)占總軸向力的60％左右。采用修磨橫刃的方法，能大大降低軸向力，提高鉆頭的定位精度。
　　 ④CrAlTiN涂層具有一定的固體潤(rùn)滑作用，能顯著改善鉆頭的摩擦特性，提高其切削性能，尤其在鉆削1Cr18Ni9Ti和鈦合金Ti-6Al-4V時(shí)，優(yōu)勢(shì)明顯。
　　 ⑤采用正交試驗(yàn)和回歸分析方法所建立的鉆削力經(jīng)驗(yàn)公式可信度較高，與試驗(yàn)結(jié)果擬合程度良好。
　　 另外，所建鉆削力分析模型能較好地反映鉆削加工過(guò)程鉆削力的變化