高速銑削加工中切削力和溫度的分析與模擬.pdf

1、高速切削加工技術(shù)是近20多年來迅速崛起的先進制造技術(shù)之一，以高效率和高精度為基本特征。高速切削相對常規(guī)切削有許多特點，如可大幅度提高加工效率、可有效提高加工精度、可減小切削中的振動等。由于高速切削加工具有的優(yōu)越性，世界各國尤其是發(fā)達國家十分重視。
　　高速切削條件下的力和溫度成為各國重點研究的對象。端銑是一種基本的切削加工方式，本課題重點研究端銑時的切削力和切削溫度。
　　在實際切削過程中，正交切削幾乎不存在，但是很多問題可

2、簡化為正交切削來處理。在正交切削的模型中，剪切面發(fā)生變形所需的力由刀具的前刀面通過切屑傳到剪切面，其主要的力有剪切力sF，工件材料經(jīng)過剪切面，沿剪切面滑移，造成動量的改變需要加一個作用力。在切削速度低于1500/時，和F m v m min F相比，很小，可視為零。作用力與切削速度方向v s F m F m的平方成比例增大，高速切削時(≥1500/v m min)，增長很大，不可忽略， F m這時通過對加工時切屑受力的分析，得到的切削力

3、數(shù)學(xué)公式適用于高速切削的情況。在端銑刀單個刀齒中建立局部坐標系，結(jié)合高速切削時的切削力數(shù)學(xué)公式可得到端銑刀單個刀齒在局部坐標系中產(chǎn)生的三個方向的切削力。在端銑刀中建立總體坐標系，可得到單個刀齒在總體坐標系中產(chǎn)生的三個方向的切削力。將端銑刀參與切削的單個刀齒產(chǎn)生的切削力加起來，就得到端銑瞬時多齒切削的合力。
　　由于熱源法可得出最簡單形式的解答，計算結(jié)果和實際結(jié)果比較接近，本文采用熱源法建立端銑溫度場數(shù)學(xué)模型。本文將剪切面和摩擦面視

4、為熱源，由有限長線熱源組成。利用熱源法對剪切熱源和刀/屑摩擦熱源產(chǎn)生的溫度場進行理論計算，得出剪切熱源產(chǎn)生的工件和切屑的溫度場分布方程和刀/屑摩擦熱源產(chǎn)生的刀具和切屑的溫度場分布方程；并得出了二者共同作用下刀具和切屑的溫度場分布方程，進而將此方程引入到端銑中得到端銑切削溫度場模型。
　　在金屬切削過程中，刀具往往被視為剛性體，只進行彈性分析，而工件被視為塑性體，要進行彈塑性分析。建模時刀具和工件均采用四邊形單元。采用有限元軟件AN