高速切削加工過程有限元仿真研究.pdf

1、高速切削加工可以獲得較高的金屬切除率、高的加工精度和良好的加工表面質(zhì)量,在現(xiàn)代制造生產(chǎn)中已受到普遍重視,且以較快速度發(fā)展。
　　 在金屬切削加工過程中,有三個最重要的指標:切削力、切削溫度和刀具磨損。其中切削力對整個切削過程影響最大,它直接決定著產(chǎn)生切削熱,刀具磨損、破損和使用壽命以及工件加工精度與加工表面的質(zhì)量等。此外,金屬切削加工過程對于切削材料來講,是一個復雜的非線性大變形、大應變率、熱力耦合的過程,采用傳統(tǒng)的切削研究方法

2、很難對切削機理進行定量分析。利用有限元建模和仿真技術在改進切削刀具的設計和切削參數(shù)的優(yōu)化方面有很大的發(fā)展?jié)摿?所以有限元法正逐漸成為切削過程研究和仿真的一種有效手段。
　　 本文針對梯度納米刀具對AISI4340鋼的高速切削加工過程進行仿真研究,采用了適用于大變形,大應變率分析的Johnson-Cook本構模型,并選取了Johnson-Cook斷裂準則。綜合比較了兩種常見的磨損模型,建立關于梯度納米刀具的USUI磨損模型,通過商

3、業(yè)有限元軟件ABAQUS/EXPLICIT和DEFORM2D相結合,建立了二維切削模型并模擬了切屑的形成過程,通過仿真與理論對比研究,獲得切削力、切削溫度、刀具磨損量隨切削參數(shù)的變化規(guī)律;此外,針對銑削過程的特點,分別建立了平面立銑和球頭銑削過程三維模型,對TC4(Ti-6A1-4V)合金和H13鋼的銑削加工過程進行了模擬。在有限元軟件DEFORM3D中,采用自定義材料的Johnson-Cook模型,利用Normalized C&L斷裂