本文關(guān)鍵詞：斷屑槽刀具車削仿真及試驗研究

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【摘要】：為解決車削中的斷屑困難問題,常見的斷屑方法包括：改變切削參數(shù)、采用新的加工工藝、使用外加斷屑裝置以及使用斷屑槽刀具等,其中使用斷屑槽刀具是目前應(yīng)用最多的一種斷屑方法。為設(shè)計能有效斷屑的斷屑槽硬質(zhì)合金刀片,通常需要試制刀具后進行大量切削試驗,此過程費時且成本高。隨著仿真技術(shù)的發(fā)展,借助有限元軟件直接模擬斷屑槽刀具的切削過程,通過分析仿真所得的斷屑形態(tài)及相關(guān)數(shù)據(jù)來判斷刀具的斷屑性能,從而能避免重復(fù)性的切削試驗,降低斷屑槽刀具的設(shè)計成本。論文通過DEFORM軟件建立了45鋼車削加工的2D切削模型及3D切削模型,主要包括刀具模型、工件模型以及刀具-工件接觸關(guān)系的建立。文中選用三種刀具以對比斷屑槽刀具和平刀面刀具的切削過程,其中刀具幾何特征參數(shù)通過逆向原理獲得；工件材料模型采用了Johnson-Cook本構(gòu)模型和Cockcroft-Latham韌性斷裂準則,通過對比仿真結(jié)果和試驗結(jié)果逆向確定了45鋼的斷裂閡值為250；刀具-工件之間選用剪切摩擦模型,摩擦系數(shù)為0.6,相對幾何位置關(guān)系通過背前角BR、側(cè)前角SR和側(cè)刃傾角SCEA控制與切削試驗參數(shù)一致。通過2D切削仿真模擬了鋸齒狀切屑及其斷屑過程,證明了平刀面刀具和斷屑槽刀具切削時,切屑的鋸齒化程度隨進給量增加而增加；相同切削參數(shù)下,平刀面刀具切削時切屑的鋸齒化程度較大,斷屑槽刀具在一定進給量時發(fā)生斷屑；進一步對比不同槽深和深寬比條件下的切削仿真結(jié)果,可知槽深為0.15mm和深寬比較小時鋸齒狀切屑會產(chǎn)生折斷。通過3D切削仿真獲得了三維切屑形態(tài)及切屑折斷過程,對比仿真結(jié)果與試驗結(jié)果證明了斷屑槽是導(dǎo)致切屑折斷的主要原因；仿真獲得的切屑幾何參數(shù)與試驗結(jié)果吻合,說明斷屑槽對切屑幾何參數(shù)影響較�。贿M一步對比切削力仿真值與試驗值,進給抗力仿真值的誤差超過30%的主要原因與仿真中刀具后刀面磨損小于試驗值有關(guān),切深抗力和主切削力的仿真結(jié)果則能有效預(yù)測實際切削過程；通過分析切削溫度及刀具磨損結(jié)果,可知涂層是二者的主要影響因素；將3D仿真模型應(yīng)用于新斷屑槽刀具和新材料切削仿真,分別獲得了相應(yīng)的斷屑形態(tài)、應(yīng)力／應(yīng)變分布及溫度分布情況。2D仿真結(jié)果與3D仿真結(jié)果共同驗證了文中仿真模型對斷屑槽刀具仿真研究的有效性,從而為斷屑槽刀具設(shè)計及相關(guān)研究提供了一種有效的方法。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG51

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本文編號：1193266