基于擴(kuò)展有限元法的高速干切滾刀裂紋擴(kuò)展仿真研究.pdf

1、高速干切滾刀是高速干式滾齒加工的關(guān)鍵裝備之一，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、生產(chǎn)制造成本昂貴。高速干式滾齒切削是一種復(fù)雜的多刃斷續(xù)切削過程，在切削過程中滾刀承受復(fù)雜的高頻沖擊載荷，同時(shí)，由于切削加工缺少切削液的冷卻和潤(rùn)滑作用，刀齒與工件產(chǎn)生劇烈摩擦、刀齒切削區(qū)溫度較高。在復(fù)雜的機(jī)械載荷及熱載荷的綜合作用下，高速干切滾刀可能產(chǎn)生崩刃失效現(xiàn)象。
　　高速干切滾刀崩刃失效是高速干切滾刀的主要失效形式之一，裂紋的萌生與擴(kuò)展是高速干切滾刀崩刃失效的主要原因。

2、崩刃失效直接降低滾刀壽命，并且嚴(yán)重影響齒輪加工質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于高速干切滾刀裂紋擴(kuò)展規(guī)律的研究尚不充分，針對(duì)高速干切滾刀崩刃失效開展高速干切滾刀裂紋擴(kuò)展研究具有重要的意義。
　　本文在國(guó)家863計(jì)劃課題項(xiàng)目（2012AA040107）的資助下，采用了擴(kuò)展有限元法對(duì)高速干切滾刀崩刃失效問題展開研究，具體研究工作如下：
　　首先，本文在高速干切滾刀裂紋擴(kuò)展的前提下，介紹了斷裂力學(xué)及擴(kuò)展有限元法（XFEM）的相關(guān)理論

3、基礎(chǔ)，其中，主要介紹了擴(kuò)展有限元法、裂尖應(yīng)力場(chǎng)及位移場(chǎng)、應(yīng)力強(qiáng)度因子和斷裂準(zhǔn)則。
　　其次，分析了高速干切滾刀生產(chǎn)制造工藝；歸納了傳統(tǒng)刀具失效特征，并對(duì)傳統(tǒng)刀具主要失效特征進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上，分析了高速干切滾刀失效特征。
　　然后，分析了高速干式滾齒運(yùn)動(dòng)關(guān)系，建立了高干切滾刀刀齒的幾何模型，通過ABAQUS平臺(tái)，開展了高速干切滾刀滾齒切削仿真。分析表明：高速干切滾刀在滾齒切削過程中刀齒側(cè)刃和頂刃的應(yīng)力值較大，容易萌生裂紋。