圆弧刃刀具切削时排屑干涉的有限元仿真

发布时间：2017-11-09 18:00

  本文关键词：圆弧刃刀具切削时排屑干涉的有限元仿真

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【摘要】：排屑干涉是切削过程中存在的一种普遍现象,也是近年来学界研究的热点之一。排屑干涉会导致切削能耗和切削力增加、刀具磨损强度加剧、切削温度上升等一系列问题。此前,人们主要通过切削实验来研究排屑干涉,但周期较长,成本高,难以获得实时全面的切削信息。为此,采用有限元仿真方法来对排屑干涉进行研究,以期找到分屑槽、切削用量和刀具前角等对圆弧刃刀具切削排屑干涉的影响规律,为成型刀具的设计和工艺参数的优化奠定基础。主要研究内容如下:首先,比较了Advant EdgeFEM和ABAQUS有限元分析软件的仿真精度,并选择仿真精度较高的ABAQUS进行排屑干涉的仿真研究,分析了该软件的特点并建立了基于ABAQUS软件平台的圆弧刃刀具切削过程数值模型。其次,选用合适的实验方案进行紫铜的正交切削实验,通过所获得的实验数据拟合得到了刀屑摩擦系数关于刀具前角及进给量的经验公式,并根据仿真需要求出特定条件下的刀屑摩擦系数值;通过本课题组切削45钢的实验数据拟合得到了刀屑摩擦系数关于刀具前角、进给量及切削速度的经验公式,并根据仿真需要求出特定条件下刀屑摩擦系数值。最后,分析了网格划分对仿真精度的影响,并选用最佳网格密度仿真分析了分屑槽和刀具前角对圆弧刃刀具切削过程中排屑干涉的影响,发现开分屑槽圆弧刃刀具仿真时得到的结果与实验结果非常吻合,并比较了不同的刀屑摩擦系数对仿真精度的影响。通过本文的研究结果可知,刀屑摩擦系数对仿真精度有着非常大的影响,在进行切削仿真之前,应该提前获得刀屑摩擦系数值,切屑的网格密度同样对仿真结果影响较大,在仿真之前,应该通过不断尝试,选择最佳的网格划分方案,合理的选择分屑槽数目和刀具前角能够显著降低切削过程中的排屑干涉。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG506

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本文编号：1162936