斷屑槽刀具車(chē)削仿真及試驗(yàn)研究.pdf

1、為解決車(chē)削中的斷屑困難問(wèn)題，常見(jiàn)的斷屑方法包括:改變切削參數(shù)、采用新的加工工藝、使用外加斷屑裝置以及使用斷屑槽刀具等，其中使用斷屑槽刀具是目前應(yīng)用最多的一種斷屑方法。為設(shè)計(jì)能有效斷屑的斷屑槽硬質(zhì)合金刀片，通常需要試制刀具后進(jìn)行大量切削試驗(yàn)，此過(guò)程費(fèi)時(shí)且成本高。隨著仿真技術(shù)的發(fā)展，借助有限元軟件直接模擬斷屑槽刀具的切削過(guò)程，通過(guò)分析仿真所得的斷屑形態(tài)及相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)判斷刀具的斷屑性能，從而能避免重復(fù)性的切削試驗(yàn)，降低斷屑槽刀具的設(shè)計(jì)成本。

2、r>　　本文通過(guò)DEFORM軟件建立了45鋼車(chē)削加工的2D切削模型及3D切削模型，主要包括刀具模型、工件模型以及刀具-工件接觸關(guān)系的建立。文中選用三種刀具以對(duì)比斷屑槽刀具和平刀面刀具的切削過(guò)程，其中刀具幾何特征參數(shù)通過(guò)逆向原理獲得;工件材料模型采用了Johnson-Cook本構(gòu)模型和Cockcroft-Latham韌性斷裂準(zhǔn)則，通過(guò)對(duì)比仿真結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果逆向確定了45鋼的斷裂閾值為250;刀具-工件之間選用剪切摩擦模型，摩擦系數(shù)為0.6

3、，相對(duì)幾何位置關(guān)系通過(guò)背前角BR、側(cè)前角SR和側(cè)刃傾角SCEA控制與切削試驗(yàn)參數(shù)一致。通過(guò)2D切削仿真模擬了鋸齒狀切屑及其斷屑過(guò)程，證明了平刀面刀具和斷屑槽刀具切削時(shí)，切屑的鋸齒化程度隨進(jìn)給量增加而增加;相同切削參數(shù)下，平刀面刀具切削時(shí)切屑的鋸齒化程度較大，斷屑槽刀具在一定進(jìn)給量時(shí)發(fā)生斷屑;進(jìn)一步對(duì)比不同槽深和深寬比條件下的切削仿真結(jié)果，可知槽深為0.15 mm和深寬比較小時(shí)鋸齒狀切屑會(huì)產(chǎn)生折斷。通過(guò)3D切削仿真獲得了三維切屑形態(tài)及切屑

4、折斷過(guò)程，對(duì)比仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果證明了斷屑槽是導(dǎo)致切屑折斷的主要原因;仿真獲得的切屑幾何參數(shù)與試驗(yàn)結(jié)果吻合，說(shuō)明斷屑槽對(duì)切屑幾何參數(shù)影響較小;進(jìn)一步對(duì)比切削力仿真值與試驗(yàn)值，進(jìn)給抗力仿真值的誤差超過(guò)30％的主要原因與仿真中刀具后刀面磨損小于試驗(yàn)值有關(guān)，切深抗力和主切削力的仿真結(jié)果則能有效預(yù)測(cè)實(shí)際切削過(guò)程;通過(guò)分析切削溫度及刀具磨損結(jié)果，可知涂層是二者的主要影響因素;將3D仿真模型應(yīng)用于新斷屑槽刀具和新材料切削仿真，分別獲得了相應(yīng)的斷屑形