基于有限元法的鉆削力預報研究.pdf

1、切削力是金屬切削過程中的主要物理現(xiàn)象之一，其大小直接影響切削熱的產生，并影響刀具磨損和耐用度，工件的加工質量。切削力又對計算功率消耗，機床、刀具、夾具的設計，對優(yōu)化刀具幾何參數等，都有非常重要的意義。因此，利用先進的切削力檢測手段和計算機數值分析技術，建立切削力數學模型，準確地闡明切削力的大小及其影響規(guī)律，將有利于分析切削過程，并對生產實踐有著重要的意義。
　　 切削力的預報主要用三種方法：一是切削力的理論公式。理論公式的優(yōu)點是

2、能夠反映切削力諸因素的內在聯(lián)系，有助于分析問題；缺點是由于推導公式時簡化了許多條件，與實際情況差別較大，有些參數值目前還很難在理論上確定它的值，因而計算出來的切削力值與實際結果有相當大的誤差。所以它只能作為一個分析式來使用，而不是一個實用的計算公式。二是靠實驗測量作回歸分析，得出切削力的經驗公式。目前在實際應用中，大多用經驗公式計算切削力，但該方法通常忽略那些難以量化的影響因素，因此模型預報的結果與實際值相差較大，故常用于估算。三是基于

3、有限元法的切削力預報。已有的研究表明，有限元方法是研究切削過程的一種有效手段。為此，作者采用有限元模擬技術，對鉆削過程進行了仿真。
　　 本文以有限元理論為基礎，系統(tǒng)總結了金屬切削過程模擬的關鍵技術，包括材料模型、切屑分離、摩擦模型的建立、能量耗散與局部熱傳導、網格畸變與網格重劃等。針對鉆削過程的特點，利用Deform軟件建立了適于鉆削過程的三維有限元模型?？紤]工件材料的機械物理性能隨溫度的變化和流動應力受應變、應變速率和溫度影

4、響的特性來模擬材料的非線性；依據Deform軟件的單元去除技術和網格自適應重劃技術模擬了切屑的形成；為了處理鉆削過程中的幾何非線性問題，采用了ALE法；采用剪切摩擦模型模擬鉆削過程中的摩擦問題。建立了45鋼鉆削加工的有限元模型，分析了鉆削加工中切削用量對切削力的影響規(guī)律。
　　 為了驗證基于Deform3D的切削力預報的正確性和可行性，采用華東電子儀器廠的YD-21/4型動態(tài)電阻應變儀在相同工況下進行了鉆削實驗。通過對經驗公式計