涂层刀具高速车削高强度合金钢有限元仿真

发布时间：2025-01-20 18:06

　　 针对高强度合金钢难加工的特点,选用不同涂层刀具进行了有限元分析,研究了刀具与工件的热—力性能匹配,并分析了切削参数对刀具应力和切削温度的影响。研究结果表明:在相同切削的条件下,应力最小的是Ti C涂层刀具,其次是Ti CN,Al2O3最大;切削温度最高的是Al2O3涂层刀具,Ti CN次之,Ti C最低。在刀具应力和切削温度的作用下,Ti C涂层刀具后刀面易受到破坏,Al2O3涂层刀具刀尖易受到破坏,Ti CN其前刀面易受到破坏,Ti C涂层能够有效的降低刀具和加工表面温度,有利于提高刀具的耐用度。在不同的切削条件下,切削用量对Ti CN和Ti C涂层刀具的影响基本相同,Al2O3受影响较大。

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【部分图文】：

图1刀具和工件的有限元模型

取经验值(45°、2°、－15°)。工件材料为高强度合金钢，为了减少计算量，工件选取其外表面靠近刀具的一小部分作为研究对象。刀具和工件模型如图1所示。将工件定义为变形工件，在运动分析中使刀具同时作旋转和进给运动，而工件的内表面施加全约束，这样就完全模拟了车削的运动过程［10］。图....

图2涂层刀具切削高强度钢时的刀具应力

a)nC9507250．3750．015mE(GPa)PoissonHardnessHＲC0．6252050．3521．3仿真参数设置仿真初始切削参数设定为(v=200m/min，ap=0.5mm，f=0.3mm/r)，摩擦因数设为0．6，散热系数为0.02N/(s·mm·℃)，....

图3涂层刀具切削高强度钢时的工件应力

0．10．30．50．72模拟结果及分析2．1刀具———工件切削应力的研究从图2中可看出，Al2O3涂层刀具刃前区所受的应力最大，其次为TiCN涂层刀具，应力沿着刀尖向外逐渐递减;由于冲击变形作用使涂层内部压应力急剧增大，随着刀具继续切入工件，刀具应力逐渐稳定在某一范围。TiCN....

图4涂层刀具切削高强度钢时的刀具温度

〉氖茿l2O3，其次是TiCN，TiC。压应力最大的是TiC，其次是TiCN，Al2O3。如果拉应力超过材料的强度极限，就会在应力区域内材料最弱的地方首先发生裂纹或者立即破损，工件所受应力反作用于涂层刀具上，由此可推测:TiC涂层刀具后刀面易受到破坏，Al2O3涂层刀具刀尖易受到....

本文编号：4029488