不銹鋼鉆削加工有限元仿真及試驗(yàn)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(yīng)用，生產(chǎn)實(shí)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(shí)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(xué)模型是對(duì)麻花鉆進(jìn)行幾何設(shè)計(jì)、制造、切削性能分析和對(duì)鉆削過(guò)程進(jìn)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(duì)切削過(guò)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(guò)程的主要指標(biāo)，特別是切削力，其使用范圍更廣。切削過(guò)程的建模和仿真在改進(jìn)切削刀具的設(shè)計(jì)和優(yōu)化切削參數(shù)方面有很大的發(fā)展?jié)摿?。有限元法逐漸成為切削過(guò)程的研究和仿真的一種有效手段。本文應(yīng)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(lái)，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(zhǔn)則和網(wǎng)格重劃標(biāo)準(zhǔn)，完成了有限元分析仿真的預(yù)處理工作。
　　利用有限元仿真分析，分析了切削用量對(duì)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(duì)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(chǎng)和鉆頭磨損的情況;研究麻花鉆主要幾何參數(shù)對(duì)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(xiàng)角的鉆尖，并且在相同的切削參數(shù)下，對(duì)這些不同幾

4、何參數(shù)麻花鉆進(jìn)行有限元分析，研究麻花鉆幾何參數(shù)對(duì)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(yàn)，對(duì)正交試驗(yàn)所得結(jié)果進(jìn)行多元線性回歸分析，建立在試驗(yàn)范圍內(nèi)的鉆削力經(jīng)驗(yàn)公式，并將試驗(yàn)數(shù)據(jù)與仿真數(shù)據(jù)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)切削力的試驗(yàn)值與預(yù)測(cè)值對(duì)指標(biāo)的影響具有相同的發(fā)展趨勢(shì)。也用螺旋面鉆頭做了鉆削不銹鋼試驗(yàn)，該鉆頭是由沈陽(yáng)東北大學(xué)研制的SD-2型手動(dòng)復(fù)雜刃磨機(jī)床上刃磨而成的，通過(guò)試驗(yàn)，得知:在相同的切削參數(shù)下，螺旋面麻花鉆的軸向力