基于離散元法的涂層硬質(zhì)合金刀具建模及其加工損傷預(yù)測研究.pdf

1、涂層硬質(zhì)合金刀具較好地結(jié)合了基體材料高強度、高韌性和涂層材料高硬度、高耐磨性的優(yōu)點，極大地提高了涂層刀具的切削性能，延長了工具的使用壽命，被廣泛應(yīng)用于車削、銑削、鉆削等機械加工場合，尤其在干切削、高速切削等領(lǐng)域發(fā)揮不可替代的作用。與此同時，由于刀具涂層與基體材料的彈性模量、熱膨脹系數(shù)等不一樣，在切削過程中（尤其是斷續(xù)切削時），當受到?jīng)_擊或交變載荷作用時，切削刃附近的涂層內(nèi)部將會出現(xiàn)裂紋，導(dǎo)致涂層局部剝落以及產(chǎn)生粘結(jié)層等現(xiàn)象，進而影響其切

2、削性能以及加工效率。本文采用離散元法建立涂層硬質(zhì)合金刀具的離散元模型，對涂層硬質(zhì)合金刀具切削過程進行數(shù)值仿真，預(yù)測切削加工用量對涂層刀具裂紋擴展及破壞的影響。其主要研究內(nèi)容如下：
　　1.介紹了論文的研究背景以及意義，對涂層硬質(zhì)合金刀具切削性能、離散元法在脆性材料切削加工中的應(yīng)用以及刀具磨損等方面的研究現(xiàn)狀進行了簡單介紹。
　　2.建立了適合于切削過程的涂層硬質(zhì)合金刀具的離散元模型。根據(jù)涂層硬質(zhì)合金刀具的物理特性選用合適的顆

3、粒幾何參數(shù)、剛度參數(shù)、接觸參數(shù)等，根據(jù)涂層硬質(zhì)合金刀具涂層、基體以及結(jié)合界面的不同特性，分別對涂層與基體內(nèi)部的顆粒使用平行鍵模型連接，而涂層與基體界面結(jié)合處則采用位移軟化模型表征結(jié)合界面的雙線性本構(gòu)關(guān)系。
　　3.校準了涂層硬質(zhì)合金刀具的離散元模型。由于涂層硬質(zhì)合金刀具涂層材料的特殊性和結(jié)合界面的復(fù)雜性，本文首先通過三點彎曲、單軸壓縮、單邊切口梁等數(shù)值實驗方法初步校準涂層刀具硬質(zhì)合金基體離散元模型的微觀參數(shù)；在此基礎(chǔ)上，通過模擬涂