考慮材料損傷影響的切削力模型研究.pdf

1、切削力是金屬切削加工過程中的重要物理量之一，直接影響工件加工表面質(zhì)量、刀具磨損以及機(jī)床功率消耗，是選擇機(jī)床、刀具、夾具及切削加工工藝參數(shù)的重要依據(jù)。高速切削加工過程中的大應(yīng)變、高應(yīng)變率及高溫環(huán)境有利于形成鋸齒形切屑，材料發(fā)生絕熱剪切失穩(wěn)。而已有的切削力模型，對絕熱剪切造成的材料損傷考慮不足，導(dǎo)致切削力模型與高速切削實(shí)際加工情況有較大偏差。本文在切削力建模研究中考慮了金屬材料的絕熱剪切損傷機(jī)理，使切削力預(yù)測中能充分考慮材料性能參數(shù)變化對切

2、削力的影響。主要研究內(nèi)容如下:
　　首先通過對AISI-1045鋼進(jìn)行高速正交切削實(shí)驗(yàn)，得到切削力、切屑形態(tài)及切屑損傷之間的對應(yīng)關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，切削力隨切屑形態(tài)的變化而變化，切屑形態(tài)的改變與絕熱剪切現(xiàn)象有關(guān)，由高溫引起的材料熱軟化率增強(qiáng)和由材料韌性斷裂造成的損傷對切削力有較大影響。
　　對已有的Johnson-Cook本構(gòu)模型進(jìn)行改進(jìn)，使模型中考慮高速切削絕熱剪切損傷，得到含損傷變量的材料本構(gòu)模型。將新的材料本構(gòu)模型應(yīng)用

3、于現(xiàn)有切削力預(yù)測中，建立新的切削力解析模型。新模型中不僅考慮了材料應(yīng)變率效應(yīng)、熱軟化效應(yīng)，也考慮了絕熱剪切損傷對切削力的影響。
　　最后以AISI-1045鋼為例，利用MATLAB軟件對切削力計(jì)算過程進(jìn)行編程，計(jì)算得出不同參數(shù)下切削力的值，并與同參數(shù)下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及未考慮絕熱剪切損傷時切削力的預(yù)測值進(jìn)行比較。結(jié)果表明，在考慮損傷后切削力的預(yù)測值誤差變小，更適合應(yīng)用于高速切削加工。
　　本文利用含損傷的本構(gòu)關(guān)系模型對已有的切削力