基于線性擾動(dòng)分析的高速切削過(guò)程絕熱剪切預(yù)測(cè)研究.pdf

1、高速切削加工已經(jīng)成為機(jī)械加工領(lǐng)域的主流技術(shù)。許多被加工材料在高速切削過(guò)程中都會(huì)發(fā)生絕熱剪切，形成鋸齒形切屑。高速切削過(guò)程中絕熱剪切的出現(xiàn)，一方面可能會(huì)引起切削力的高頻振動(dòng)，加劇刀具磨損，影響加工表面質(zhì)量；另一方面則可能會(huì)成為切屑裂紋或破壞的先導(dǎo)，有助于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工中的自然斷屑。無(wú)論絕熱剪切對(duì)材料切削加工性的影響是正面的還是負(fù)面的，都需要判斷絕熱剪切在什么樣的切削條件下發(fā)生，以便利用或避免這種現(xiàn)象。因此進(jìn)行高速切削過(guò)程中絕熱剪切的預(yù)測(cè)研

2、究，對(duì)于促進(jìn)高速切削技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用都具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。
　　 基于以上認(rèn)識(shí)，本文采用理論建模與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，開(kāi)展了高速切削過(guò)程中絕熱剪切的預(yù)測(cè)研究，主要內(nèi)容如下：
　　 首先，進(jìn)行了高速切削過(guò)程中絕熱剪切的建模及其線性擾動(dòng)分析?？紤]壓應(yīng)力的影響，建立了高速切削過(guò)程第一變形區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)模型。針對(duì)第一變形區(qū)的壓縮剪切復(fù)合變形過(guò)程，建立了連續(xù)介質(zhì)力學(xué)基本方程。通過(guò)線性擾動(dòng)分析，獲得了絕熱剪切臨界判據(jù)，并分

3、析了各因素對(duì)高速切削過(guò)程中絕熱剪切的影響。該判據(jù)考慮了切削過(guò)程中第一變形區(qū)壓應(yīng)力的影響，克服了最大剪應(yīng)力準(zhǔn)則經(jīng)驗(yàn)性強(qiáng)的不足。
　　 其次，采用分離式霍普金森壓桿和電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行了淬硬45鋼和Fe-36Ni因瓦合金的動(dòng)態(tài)和準(zhǔn)靜態(tài)力學(xué)性能試驗(yàn)，得到了它們?cè)诟邷睾透邞?yīng)變率下的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能。采用改進(jìn)的Johnson-Cook模型擬合了淬硬45鋼和Fe-36Ni因瓦合金的動(dòng)態(tài)塑性本構(gòu)關(guān)系。提出了考慮硬度的材料動(dòng)態(tài)塑性本構(gòu)關(guān)系建立方法，

4、建立了淬硬45鋼考慮硬度的動(dòng)態(tài)塑性本構(gòu)關(guān)系。
　　 再次，提出了基于不均勻體積移動(dòng)熱源的高速切削第一變形區(qū)溫度分布計(jì)算方法和高速切削過(guò)程中絕熱剪切臨界狀態(tài)第一變形區(qū)厚度的計(jì)算方法，進(jìn)行了高速切削第一變形區(qū)剪應(yīng)變、剪應(yīng)變率、溫度和壓應(yīng)力的計(jì)算，并分析了切削條件對(duì)高速切削第一變形區(qū)變形條件的影響。
　　 最后，根據(jù)絕熱剪切臨界判據(jù)，應(yīng)用材料動(dòng)態(tài)塑性本構(gòu)關(guān)系，通過(guò)變形條件和切削條件的轉(zhuǎn)換，建立了高速切削過(guò)程中絕熱剪切臨界切削條