基于有限元模拟的高速切削中切削热的研究

基于有限元分析软件DEFORM-2D建立了典型的正交切削模型,模拟分析后得到切屑厚度、刀—屑接触长度和X、Y方向切削分力等参数值;结合剪切面及前刀面接触区的平均温度和切削热解析法,研究了高速切削中切削热在切屑、工件和刀具部分的量化分配规律。     

高速切削刀具磨损的有限元分析

采用DEFORM-3D软件,通过在不同速度下切削45钢的有限元模拟,得到了切削速度对刀具磨损的影响规律以及与切削温度之间的关系,为研究刀具磨损机理、合理选用切削加工速度提供了参考依据。     

高速切削刀具的应用

高速切削的研究历史,可以追溯到20世纪30年代由德国Carl Salomon博士首次提出的有关高速切削的概念。Salomon博士的研究突破了传统切削理论对切削热的认识,认为切削热只是在传统切削速度范围内与切削速度呈单调增函数关系;而当切削速度突破一定限度以后,切削温度不再随切削速度的增加而增加,     

高速切削温度场的三维有限元模拟

基于高速切削实际工艺分析,通过合理设置边界条件,建立高速切削下工件-刀具相互作用的三维数值模型,采用有限元法模拟了使用涂层刀具高速切削45钢时的温度场分布状况,并比较不同的切削速度、不同的刀-屑界面摩擦因数下刀具的温度场分布,模拟结果与试验结果具有较好的一致性.     

钛合金TC4高速切削温度场数值仿真

利用专用有限元切削仿真软件,对钛合金TC4高速铣削温度场进行数值仿真。研究切削参数与刀具几何参数对刀具前、后刀面温度及其分布的影响规律。在设定的切削条件下,仿真结果表明:前刀面和后刀面随主轴转速、每齿进给量和径向切深的增加而有不同程度的温升,而轴向切深几乎不对切削温度产生影响;切削温度随刀具直径的增加而增加,但是随着刀具前、后角的增加,切削温度呈先增后减的趋势。     

高速切削刀具及其平衡

高速切削的研究历史,可以追溯到20世纪30年代由德国CarlSalomon博士首次提出的有关高速切削的概念。Salomon博士的研究突破了传统切削理论对切削热的认识,认为切削热只是在传统切削速度范围内是与切削速度成单调增函数关系。而当切削速度突破一定限度以后,切削温度不再随切削速度的增加而增加,反而会随切削速度的增加而降低,即与切削速度在较高速度的范围内成单调减函数,见图1。Salomon博士的研究因第二次世界大战而中断。     

高速切削温度场模拟仿真研究现状

切削热与切削温度是高速切削技术研究的重要内容.采用数值模拟仿真对高速切削条件下的温度场进行研究可得到切削参数对切削温度的影响规律,从而为研究刀具磨损机理、优化切削参数提供有益的参考数据.     

高速切削温度场的三维有限元建模与动态仿真

根据温度场控制方程及其边界条件,建立高速切削的三维有限元分析模型,将切削过程的温度分布和变化情况以及切削速度、进给量和切屑厚度等对切削温度的影响进行仿真分析,与相同切削条件下的二维仿真结果和实际测试结果进行对比,可以得出结论:三维建模仿真得到的高速切削温度变化趋势与相关文献结果基本一致,但三维仿真获得的温度值比二维仿真要高些,并且三维仿真的温度值更接近于实际测量值。     

高速切削过程的优化

高速切削是切削加工发展的主要方向之一,它的应用可以大幅度提高生产效率、降低加工成本。根据需要优化选择合适的切削速度,才能真正发挥高速切削的优势。这里提出了高速切削最大生产率和最低成本优化模型,对高速切削时的切削速度进行了优化计算,探讨了主轴角加(减)速度、机床功率和刀具成本等对切削速度优化选择的影响。     

基于有限元仿真的高速干式切削立铣刀切削温度研究

基于传热学和金属切削理论,在热源法的基础上,建立了高速干式铣削时立铣刀温度场的数学模型;利用有限元软件ANSYS,分析了立铣刀在不同切削工况下温度场的变化规律,推导出了立铣刀平均切削温度的经验公式,以及切削温度与切削用量的关系。     

有限元分析方法在金属高速加工中的应用

阐述了高速切削加工技术的优势与发展瓶颈,简述了有限元分析方法在机械工程上的应用,总结分析了有限元分析方法在切削过程、切削加工表面残余应力计算、切削热和切削温度以及切屑形成机理等高速切削加工方面的建模和模拟等方面所取得的研究成果及不足,展望了高速切削加工技术的研究方向.     

高速金属切削的摩擦分析及有限元模拟

基于更新的拉格朗日方程,模拟了高速条件下金属正交切削的加工过程,并在刀-屑接触表面上分别建立了库仑摩擦模型和粘结-滑移摩擦模型,通过将切削力、吃刀抗力、切屑厚度和刀-屑接触长度的模拟预测值与相关文献的试验结果比较表明,粘结-滑移摩擦模型更符合实际的摩擦模型,即在金属切削过程中,刀-屑接触表面上同时存在滑移摩擦和粘结摩擦。     

CBN刀具正交切削钛合金温度场的有限元分析

应用ABAQUS/Explicit软件建立了钛合金Ti6Al4V的二维正交切削模型,采用温度—位移耦合分析步,研究了CBN刀具二维正交切削Ti6Al4V时切削参数及刀具前角对切削温度的影响。研究结果表明,切削速度、切削厚度的增大均会使切削温度升高,其中切削速度对切削温度的影响最大,切削厚度次之;切削温度随着刀具前角的增大而降低,但当前角继续增大至20°后,切削温度略有上升。切削区高温分布区域随切削速度的增加而有所减小,随着切削厚度的增加,切削区高温分布区域增加。     

不锈钢(0Cr18Ni11Ti)切削力和切削温度的有限元分析

基于Deform-2D有限元分析软件,建立了热力耦合、平面应变模型和正交试验表,模拟了不锈钢（0Cr18Ni11Ti）的车削加工过程,分析了刀具几何参数、切削参数以及换热系数对工件切削力和切削温度的影响,为提高不锈钢的加工表面质量提供了有价值的参考数据,并为下一步的切削参数优化奠定了基础。     

铝合金高速铣切屑温度实验研究

高速切削过程中切削温度对刀具磨损、工件的表面质量及加工精度有很大的影响。应用红外热像仪测温系统对高速铣削过程中切削温度的动态变化规律进行实验研究,其结果对高速切削具有很高的指导意义。     

[绿色制造工艺和系统]基于切削比能的高速干切工艺刀具温升调控方法

高速干切中,较高的切削速度和切削液的缺失使得切削热短时间内在刀具上大量聚集,造成刀具磨损并影响使用寿命,解决该问题的有效手段是控制刀具温度升高。通过分析高速干切削加工过程中切削热在刀具中的传递与作用特性,基于切削比能和切屑几何形貌建立高速干切刀具的温升模型,在此基础上以温升最小为目标,以切削速度、进给量、刀具主偏角为变量,提出一种刀具温度调控方法,并结合高速干式车削加工案例进行应用与验证分析。     

高速铣削近α钛合金的切削温度研究

切削温度不仅直接影响刀具的磨损和耐用度,而且也影响工件的加工精度和已加工表面质量。由于钛合金导热性差和化学亲和性强等原因,通常在其切削加工时切削温度高、刀具磨损严重,致使切削速度难以进一步提高。本文重点对钛合金高速铣削时的切削温度进行试验研究,阐明夹丝半人工热电偶法测温原理和所测热电势信号的物理意义。试验选用了3种不同类型的硬质合金刀具,系统地研究了切削用量、冷却条件及刀具磨损等因素对近α钛合金高速铣削时切削温度的影响。     

超高速铣削加工的温度场计算及生产应用

通过对超高速铣削加工中切削区动态热力学行为的计算和分析，推导了切削区温度场的分布模型。计算结果表明，切削区工件表层的最高温度可达922℃，工件内最高温度点不在刀具与切屑的接触面上，而在靠近工件表层的内部某处。在此基础上，得出了超高速铣削加工的机理模型，由于工件切削区的温度远高于材料的再结晶温度，此时材料的硬度急剧下降，工件的易切削性能大大提高，较易被后续刀刃切削下来。通过切屑材料的金相组织分析验证了该机理模型。