高速切削淬硬鋼切屑形成過程及溫度場有限元模擬研究.pdf

1、高速切削加工現(xiàn)已成為當(dāng)代先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分。高速切削加工過程中經(jīng)常會產(chǎn)生鋸齒狀切屑，這種鋸齒狀切屑幾乎影響高速加工過程的各個方面，如切削力，切削溫度，刀具磨損和壽命以及加工表面完整性。因此，有必要預(yù)測鋸齒狀切屑的形成以及它同工件材料和加工條件之間的關(guān)系。切削熱與切削溫度是高速切削技術(shù)研究的重要內(nèi)容，高速切削溫度的分布及其變化規(guī)律是高速切削工藝分析的主要依據(jù)之一，具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。采用有限元模擬對高速切削條件下的溫度場

2、進(jìn)行研究可以得到刀具前刀面溫度分布情況以及切削參數(shù)對切削溫度的影響規(guī)律，從而為研究刀具磨損機(jī)理、優(yōu)化切削參數(shù)提供有益的參考數(shù)據(jù)。 本文使用基于商業(yè)的有限元分析軟件ABAQUS的Johnson-Cook材料模型模擬了高速切削AISI-1045淬硬鋼時的切屑形態(tài)和切削力以及溫度場的分布情況。采用了物理分離準(zhǔn)則并使用ABAQUS/Explicit處理器中的一個動態(tài)失效模型來實(shí)現(xiàn)切屑同工件的分離，討論了刀具前角對切屑形態(tài)和切削力的影響，

3、并通過試驗(yàn)來加以驗(yàn)證。研究表明模擬結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果是一致的，高速切削AISI-1045淬硬鋼時產(chǎn)生了鋸齒狀切屑，并且在其他切削條件不變的情況下隨著刀具前角的減小鋸齒化程度和齒距逐漸增大，同時切削力也隨著刀具前角的減小而增大；對高速切削過程中溫度場分布情況的研究表明刀具上溫度最高的位置不在刀尖處而是在距刀尖一定距離的地方。模擬和試驗(yàn)結(jié)果表明:文中所介紹的這種有限元方法，可以被用來預(yù)測高速切削加工淬硬鋼過程中的切屑形態(tài)和切削力，以及溫度場的分