基于線性擾動分析的高速切削過程絕熱剪切預測研究.pdf

1、高速切削加工已經(jīng)成為機械加工領(lǐng)域的主流技術(shù)。許多被加工材料在高速切削過程中都會發(fā)生絕熱剪切，形成鋸齒形切屑。高速切削過程中絕熱剪切的出現(xiàn)，一方面可能會引起切削力的高頻振動，加劇刀具磨損，影響加工表面質(zhì)量；另一方面則可能會成為切屑裂紋或破壞的先導，有助于實現(xiàn)自動化加工中的自然斷屑。無論絕熱剪切對材料切削加工性的影響是正面的還是負面的，都需要判斷絕熱剪切在什么樣的切削條件下發(fā)生，以便利用或避免這種現(xiàn)象。因此進行高速切削過程中絕熱剪切的預測研

2、究，對于促進高速切削技術(shù)的發(fā)展和應用都具有重要的理論意義和實用價值。
　　 基于以上認識，本文采用理論建模與實驗研究相結(jié)合的方法，開展了高速切削過程中絕熱剪切的預測研究，主要內(nèi)容如下：
　　 首先，進行了高速切削過程中絕熱剪切的建模及其線性擾動分析?？紤]壓應力的影響，建立了高速切削過程第一變形區(qū)的應力狀態(tài)模型。針對第一變形區(qū)的壓縮剪切復合變形過程，建立了連續(xù)介質(zhì)力學基本方程。通過線性擾動分析，獲得了絕熱剪切臨界判據(jù)，并分

3、析了各因素對高速切削過程中絕熱剪切的影響。該判據(jù)考慮了切削過程中第一變形區(qū)壓應力的影響，克服了最大剪應力準則經(jīng)驗性強的不足。
　　 其次，采用分離式霍普金森壓桿和電子萬能試驗機進行了淬硬45鋼和Fe-36Ni因瓦合金的動態(tài)和準靜態(tài)力學性能試驗，得到了它們在高溫和高應變率下的動態(tài)力學性能。采用改進的Johnson-Cook模型擬合了淬硬45鋼和Fe-36Ni因瓦合金的動態(tài)塑性本構(gòu)關(guān)系。提出了考慮硬度的材料動態(tài)塑性本構(gòu)關(guān)系建立方法，

4、建立了淬硬45鋼考慮硬度的動態(tài)塑性本構(gòu)關(guān)系。
　　 再次，提出了基于不均勻體積移動熱源的高速切削第一變形區(qū)溫度分布計算方法和高速切削過程中絕熱剪切臨界狀態(tài)第一變形區(qū)厚度的計算方法，進行了高速切削第一變形區(qū)剪應變、剪應變率、溫度和壓應力的計算，并分析了切削條件對高速切削第一變形區(qū)變形條件的影響。
　　 最后，根據(jù)絕熱剪切臨界判據(jù)，應用材料動態(tài)塑性本構(gòu)關(guān)系，通過變形條件和切削條件的轉(zhuǎn)換，建立了高速切削過程中絕熱剪切臨界切削條