硬態(tài)車削數值仿真與實驗研究.pdf

1、超硬材料在很多行業(yè)已得到廣泛應用,但由于其加工過程切削力大、切削溫度高、刀具磨損快等原因,導致加工超硬材料成本高、效率低。淬硬鋼作為典型的超硬材料,一般采用磨削加工,加工過程效率低、環(huán)境影響大,硬態(tài)車削具有加工性好、精度高、費用低且綠色環(huán)保等優(yōu)點,可代替磨削加工淬硬鋼。但作為一個新興金屬切削加工工藝方式,目前對硬態(tài)車削機理研究不夠深入,加工過程中還存在諸多問題,需要通過大量實驗對其加工過程進行研究。隨著數值仿真技術的快速發(fā)展,有限元方法

2、(Finite Element Method)在金屬切削領域得到越來越廣泛的應用,因此可以使用有限元法代替部分切削實驗對硬態(tài)車削過程進行研究。
　　本文以金屬切削理論為基礎,結合有限元仿真技術,利用金屬切削仿真軟件AdvantEdge FEM建立硬態(tài)車削三維模型,對車削淬火鋼H13過程的切削力與切削溫度進行分析,探討切削力和切削溫度的變化規(guī)律。在模擬過程使用正交回歸法設計試驗方案,以切削速度、背吃刀量、進給量為試驗因素,切削力和切

3、削溫度為試驗指標,得到切削力和切削溫度的經驗公式。為驗證試驗方案的可靠性,對回歸方程進行顯著性檢驗,結果表明回歸方程具有較高的置信度,試驗方案可靠。同時采用單因素分析方法,分析切削速度、背吃刀量、進給量變化對切削力和切削溫度的影響趨勢,進一步研究硬態(tài)車削機理。
　　為驗證AdvantEdge FEM三維模型仿真數值的準確性,采用硬質合金涂層刀具在數控機床上進行車削H13淬火鋼的切削力和切削溫度實驗,將實驗數據與仿真數據進行對比分析