不銹鋼鉆削加工有限元仿真及試驗研究.pdf

1、隨著航空、航天、石油、化工、冶金、食品、環(huán)保、汽車等工業(yè)的蓬勃發(fā)展，不銹鋼材料已得到廣泛地應用，生產(chǎn)實踐中，鉆削是十分常見的不銹鋼加工方法。不銹鋼屬于難加工材料，其特殊的材料性能使其加工效率比較低下，加工成本較大。因此研究不銹鋼的鉆削性能，提高不銹鋼鉆削加工效率具有重要的意義，同時也為其它難加工材料的研究提供借鑒。
　　建立麻花鉆的數(shù)學模型是對麻花鉆進行幾何設計、制造、切削性能分析和對鉆削過程進行建模的基礎(chǔ)。根據(jù)麻花鉆后刀面刃磨原

2、理，利用Pro/E軟件完成錐面麻花鉆、螺旋面鉆尖三維造型。
　　在金屬切削加工中，對切削過程的研究有著重要的意義。切削力、切削溫度和刀具磨損是反映切削過程的主要指標，特別是切削力，其使用范圍更廣。切削過程的建模和仿真在改進切削刀具的設計和優(yōu)化切削參數(shù)方面有很大的發(fā)展?jié)摿ΑＳ邢拊ㄖ饾u成為切削過程的研究和仿真的一種有效手段。本文應用DEFORM-3D有限元軟件，將工件、刀具材料的一些特性參數(shù)結(jié)合起來，分析和定義了載荷邊界條件、刀具前

3、刀面與切屑之間摩擦狀況，確定了切屑分離準則和網(wǎng)格重劃標準，完成了有限元分析仿真的預處理工作。
　　利用有限元仿真分析，分析了切削用量對不銹鋼鉆削性能的影響，建立普通麻花鉆鉆削加工仿真模型，分析切削用量對不銹鋼鉆削軸向力和扭矩的影響規(guī)律，并得到了鉆削溫度場和鉆頭磨損的情況;研究麻花鉆主要幾何參數(shù)對不銹鋼鉆削性能的影響，將麻花鉆的橫刃縮短，將橫刃形狀修磨成“S”形（螺旋面鉆尖）、建立不同項角的鉆尖，并且在相同的切削參數(shù)下，對這些不同幾

4、何參數(shù)麻花鉆進行有限元分析，研究麻花鉆幾何參數(shù)對軸向力、扭矩和刀具磨損的影響。
　　本課題用普通麻花鉆做了鉆削試驗，對正交試驗所得結(jié)果進行多元線性回歸分析，建立在試驗范圍內(nèi)的鉆削力經(jīng)驗公式，并將試驗數(shù)據(jù)與仿真數(shù)據(jù)對比，發(fā)現(xiàn)切削力的試驗值與預測值對指標的影響具有相同的發(fā)展趨勢。也用螺旋面鉆頭做了鉆削不銹鋼試驗，該鉆頭是由沈陽東北大學研制的SD-2型手動復雜刃磨機床上刃磨而成的，通過試驗，得知:在相同的切削參數(shù)下，螺旋面麻花鉆的軸向力