基于斜角切削模型的高速加工數(shù)值模擬研究.pdf

1、高速切削（HSM）是今后切削加工領域的發(fā)展方向，近年來，國內(nèi)外在高速加工機理與應用方面做了大量研究工作。由于高速切削過程比起傳統(tǒng)加工要復雜的多，目前對高速切削加工還沒有形成一套成熟的系統(tǒng)理論，對于高速加工機理還需要進一步深入研究。本文主要運用數(shù)值模擬方法來對高速切削加工進行研究，針對不同材料進行加工過程模擬，通過對模擬結(jié)果的研究分析，來揭示高速加工的機理。
　　 有限元法是當今應用廣泛的一種數(shù)值模擬方法，它可以處理各種復雜的工程

2、問題，本文在材料塑性變形的應力應變關系、金屬材料屈服準則、屈服強度等理論的基礎上，利用剛塑性有限元方法建立金屬切削的有限元模型。
　　 依據(jù)通用車削刀具參數(shù)的幾何關系，在三維建模軟件UG/CAD模塊里建立簡化的斜角切削幾何模型。并對45號鋼與高溫合金Inconel718兩種金屬材料，建立仿真模擬的材料模型，確定材料本構(gòu)方程、熱導率以及接觸摩擦系數(shù)，設定了模擬過程的邊界條件。
　　 關于模擬仿真結(jié)果的準確性問題，本文首先將

3、國內(nèi)外一些學者的切削試驗進行仿真驗證，通過與試驗值的對比發(fā)現(xiàn)，模擬值與試驗值誤差率在7.20％～12.60％，在增量變化上其二者的誤差率為1.8％～4.2％，該結(jié)論表明在具體數(shù)值上模擬結(jié)果與實驗結(jié)果還有一定的誤差，但在切削物理參數(shù)的變化規(guī)律上，二者有很高的一致性，這說明有限元模擬結(jié)果是準確的。本課題以高速加工時的切削力和切削溫度為研究對象，利用單因素試驗方法進行一系列仿真模擬。模擬仿真試驗有：
　　 1.在其他刀具參數(shù)不變的情況

4、下，逐漸改變?nèi)袃A角的大小進行高速切削模擬仿真，對每次仿真結(jié)果中的切削力和切削溫度取出樣點值，進行數(shù)學處理，利用繪圖法作出各自的對應變化關系曲線，得出切削力、切削溫度隨刃傾角的變化規(guī)律。
　　 2.以切削速度為變量進行系列模擬仿真，同樣得出切削力、切削溫度隨切削速度的變化規(guī)律。
　　 3.分別改變切削深度和切削寬度的大小對切削過程進行模擬仿真研究。
　　 本課題經(jīng)過以上大量的模擬仿真，對仿真結(jié)果進行綜合分析研究，得