高速金屬切削加工的數(shù)值模擬與分析.pdf

1、以高切削速度、高進給量和高加工精度為特征的高速切削加工技術，自其理念的提出就引起了廣泛關注，成為切削加工的研究熱點。但相對傳統(tǒng)加工技術，高速切削的研究仍處于起步階段。已有的研究成果表明，數(shù)值方法是研究高速切削加工機理的一種有效手段，不僅可以克服試驗方法的不足，能夠對切削過程中切屑形成、切削力、溫度場、應力應變分布等狀態(tài)參數(shù)進行定量的預測，而且對節(jié)省加工時間和成本，提高加工精度具有重要的意義。 本文首先從金屬切削理論出發(fā)，結合數(shù)值

2、模擬方法，對高速金屬切削過程的有限元建模理論及求解方法進行了分析，系統(tǒng)總結了高速金屬切削過程模擬的關鍵技術，包括切削加工有限元方程的建立；工件材料的流動應力模型；有限元網(wǎng)格劃分方法；切屑分離準則；材料斷裂準則；接觸摩擦模型；切削熱的產(chǎn)生和溫度分布；殘余應力和殘余應變的分析等。然后建立二維正交切削加工模型，通過采用粘結?；颇Σ聊Ｐ?，有效地模擬了不同速度下金屬切削加工過程，就切削速度對金屬切削的影響進行了分析，并且模擬結果與試驗結果取得了

3、較好的吻合。在此基礎上，建立基于硬度的材料流動應力模型，模擬了高速切削條件下鋸齒狀切屑的形成過程，揭示了鋸齒狀切屑的形成機理。同時通過采用不同摩擦系數(shù)，模擬了切削達到穩(wěn)定狀態(tài)后工件表面殘余應力的分布情況，分析了切削摩擦狀況對工件表面殘余應力的影響。接著，建立刀具的磨損模型，采用三維有限元模型分別在普通和高速條件下預測了刀具的磨損情況，探討了刀具的磨損機理及影響因素。最后，在前面工作的基礎上，針對刀具參數(shù)進行了研究，通過采用不同刀具前角和