刀具几何角度对高速铣削性能影响的仿真分析

切削力和切削温度是影响刀具耐用度及被加工表面质量的重要因素,其中刀具几何角度在金属切削加工过程中对切屑的形成、切削力的大小以及散热条件等影响很大。因此,合理地选择刀具几何角度对提高刀具使用寿命和生产效率、降低生产成本具有重要意义。以铝合金7075-T651高速铣削为研究对象,借助金属切削工艺软件AdvantEdge对铣削加工进行模拟仿真,得到加工过程中切削力和温度随时间的变化关系,并结合单因素法,分析了不同刀具角度的选择对切削力和切削温度的影响。该结果为高速铣削刀具几何角度的选择提供参考。     

面向金属切削过程数值模拟的材料本构方程和刀-屑摩擦特性

为了提高金属切削过程的数值模拟精度,围绕与其密切相关的材料本构方程和刀-屑摩擦特性展开研究。针对铝合金7050-T7451材料,采用分离式霍普金森压杆实验（Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB）获取材料本构方程,采用正交切削实验获取切削过程的刀-屑摩擦曲线。对AdvantEdge FEM软件进行二次开发,输入材料本构方程和刀-屑摩擦系数,研究切屑厚度、剪切角、应变、应变率等切削过程典型特征随切削参数的变化规律。结果表明：所提出的数值模拟方法对切削过程的典型特征具有很好的预测效果,在AdvantEdge FEM软件中输入合适的材料本构方程和刀-屑摩擦系数能够明显提高数值模拟精度。     

用于ANSYS切削温度场仿真的刀具传热边界分析

由于不能采用Third Wave Advant Edge切削软件对42Cr Mo高强度材料进行三维湿切削仿真,选择采用ANSYS进行切削温度场仿真分析。为此,本文采用Advant Edge对42Cr Mo进行二维干切削仿真分析切削力和切削温度。根据M.C.Shaw切削理论,计算前刀面热流密度,并分析其它传热边界。以此为条件采用ANSYS对切削温度场进行仿真分析。它与采用Advant Edge对42Cr Mo进行三维干切削仿真温度场相吻合,因此对刀具的传热边界分析具有可信性。     

螺旋玉米铣刀铣削TC4材料的切削参数优化研究

针对螺旋玉米铣刀铣削TC4材料受力不均匀,加工效率低的问题,对螺旋玉米铣刀单刀片模型及切削力模型进行分析,通过AdvantEdge FEM软件进行相关的螺旋玉米立铣刀刀片结构参数,刀体参数设置,网络划分等得到螺旋玉米铣刀加工过程中的切削力及切削过程中的温度仿真图形,并以此仿真参数基础,进行验证加工。研究结果表明:对螺旋玉米铣刀铣削力分析后,能为加工TC4材料时更合理的选择切削用量,提高难加工材料的加工效率,减少刀具的磨损。     

高速铣削加工6061铝合金刀具螺旋角对铣刀切削性能的影响

高速铣削过程中,铣刀螺旋角的选择对切削性能具有决定性的影响。本文采用Third Wave Advant Edge软件,在硬质合金及高速钢铣刀高速铣削6061铝合金过程中其螺旋角对切削性能的影响进行了三维仿真研究,分析了螺旋角对硬质合金铣刀和高速钢铣刀在切削中的温度、应变、切削力和功率等的影响。结果显示,随着刀具螺旋角从20°增加到40°,硬质合金刀具和工件的最高温度、力矩以及功率都有所下降,其中,切削力虽然整体呈下降趋势,但是Z向的切削力有所上升;而高速钢刀具和工件的最高温度有所下降,而力矩以及功率都是先增加再下降,其中X与Z向切削力增加,Y向切削力减小。     

刀具前角对螺纹铣刀铣削性能影响的仿真分析

为合理选择刀具前角,提高刀具使用寿命和螺纹加工效率,对某可转位螺纹铣刀铣削加工45号钢进行研究。借助金属切削工艺有限元软件AdvantEdge对铣削加工进行模拟仿真,得到加工过程中切削力和温度随时间的变化关系,对比分析了不同刀具前角对切削力和切削温度的影响,进而优化选择合理的铣刀前角,为实际螺纹铣削加工刀具前角的选择提供参考。     

三维槽型重车削刀片有限元模拟仿真与试验研究

以热力耦合和温度场模型、材料本构关系及断裂准则等数学模型为理论基础,采用人工加密网格和软件自划分网格两种不同的方法,对自行开发的硬质合金三维复杂槽形重车削刀片的切削过程进行了有限元模拟仿真,并对仿真结果进行了试验验证。研究结果表明:在不同的切削条件下,采用人工加密网格,主切削力的仿真精度在14%～20%左右,而采用软件自划分网格,主切削力的仿真精度达到30%以上;另外,温度方面的仿真,采用人工加密网格比软件自划分网格的仿真结果更符合金属切削原理中切削温度的相关理论。故对重型刀片进行有限元分析时,采用人工加密网格的方法更有利于定性分析和找到刀片优化设计的正确方向。     

基于AdvantEdge的斜角车削仿真实验确定刀屑摩擦因数的方法

当使用AdvantEdge软件进行切削仿真实验时,刀屑摩擦因数对仿真结果的影响明显,但现有有限元软件未提供刀屑摩擦因数数据库。为建立一种基于AdvantEdge的斜角车削仿真实验的刀屑摩擦因数确定方法,首先提出基于斜角车削的摩擦力计算方法,然后建立AdvantEdge三维斜角车削仿真模型,设定不同切削速度、切削深度、进给量及摩擦因数,通过AdvantEdge仿真正交试验,获得刀屑摩擦因数的经验计算公式。为验证刀屑摩擦因数经验计算公式的正确性,设定不同切削速度和切削深度及进给量的斜角车削正交试验,获得切削力数据,并基于摩擦因数经验计算公式求得对应刀屑摩擦因数。利用求得的摩擦因数数据修改AdvantEdge中刀屑摩擦因数参数,进行残余应力切削仿真实验。仿真实验获得的残余应力与实际切削实验获得的残余应力相比,误差在10%以内,证明提出的刀屑摩擦因数确定方法是正确的。     

基于AdvantEdge的硬态精车过程仿真

为探讨硬态精车过程中工艺参数对工件和刀具的影响,采用专门的金属切削仿真软件Advant Edge,建立精车H13淬硬钢的三维有限元模型,对其车削力、刀片切削温度、刀片应力以及切屑进行分析。结果表明:硬态车削过程中,切深抗力在切削过程中起着重要作用,在进给量小于一定值时,切深抗力可以大于主切削力;切削速度越大,刀片温度越高,切削力越小,刀片应力越小,有利于加工表面成型;切削刃半径越小,切削力小,刀片应力小,有利于提高切削加工性能,但小的切削刃半径容易导致刀片磨损;硬态车削切屑呈锯齿状,切屑温度带状分布,切削速度越高,进给量越大,切屑温度越高。研究结论可用于硬态切削过程中的工艺参数优化和刀具及其涂层材料的选择与设计。     

高温合金GH4169铣削参数优化的研究

针对GH4169材料的难加工性,设计了四因素三水平正交切削实验,应用刀具分析软件THIRD WAVE AdvantEdge对其进行模拟加工。以铣削力为目标进行参数优化,通过对不同加工工艺参数的研究,得出了转速、切削宽度、每齿进给量及切削深度等因素对切削力的影响,为GH4169的高效加工提供了有力依据。