正交切削加工温度场的有限元仿真分析
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切削变形产生的热量通过 与外界环境 的热交 换 ,最终 表现为 切 削温度 ,包括切 削区域 的 平均 切
削温度 和切 削 区温度 场情 况 。前者一 般用 自然 热 电
收稿日期:2 1- 8 0 0 1 0- 7
材料为 WC硬质合金 ,工件材料为 A S一0 5( II14 相 当于 4 号钢 ) 5 ,环境温度取 2 ℃,不用冷却液。 0
Do: .9 9 Jis .0 9 0 4 2 1 .( ) 0 i1 3 6 / . n 1 0 - 1 .0 1 下 .8 0 s 3 2
文章编号 :1 0 - 1 4 2 1 ) ( 一 0 3 0 9 0 ( 0 1 下) 0 2 — 2 0 3 2
0 引言
切 削加 工 过 程 非 常 复 杂 ,涉 及 的 学 科 及 影 响 因素 较 多 ,因 此 ,传统 的 研 究 方 法 主 要 是 基 于 实 验 数 据 并 辅 以理 论 分 析 ,很 难 对 切 削 机 理 进 行定 量 分 析 和研 究 。近 年 来 ,基 于 有 限 元 方 法 的对 切 削加 工 过 程 的研 究 为切 削 加 工过 程 的研 究提 供 了
面 与 工件 已 加 工 表 面 的 摩 擦 。 当 刀具 锋 利 且 后 刀
t= 。 ,口 _ 。,切 削 刃 钝 圆半 径 r- . mm,刀 o5 05  ̄0 2 -0
具 一 件 间摩 擦 系数 为 06 工 .,热 传导 率为 4 ,刀具 0
面没 有磨 损时 ,第三变 形 区的 产生 的热 量并 不 多 。
金 属切削加 工过程 表现为 金属 的变 形较大 ,
对于这种切削模型的有限元仿真 ,在有限元网格
作者简介:陈为国 (92 16 一),男 ,江西永新人,教授,主要从事机械制造,冲模和塑料模具的设计、制造、C E A 分 析 ,数控 编程与加 工 ,液压与气压传动等方面的教学和研究工作 。
第3卷 第1 2 1~ ( I3 4 期 02 1下) 2】
热 的 产 生 主 要 来 自于 第 一 变 形 区 的 剪 切 变 形 ,第
析 模 型 , 切 削 速 度
v 20 m n = 5 m/ i ,切 削 层厚
度 a- .  ̄04 mm, 工 件 宽 度w2 = mm, 刀 具 前 角
图2 切削模型
二 变形 区 前 刀 面 与切 屑 的摩 擦 和 第三 变 形 区 后 刀
务I —匐 似 Nhomakorabea—
. i 一. =
一
I 加工与制碴 l
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正 交切 削加工温度场 的有 限元仿真分析
F nie el entan ys s oft i t em al i em per ur fel n t ogon t i g at e d i or h i alcu tn
削过 程具 有重 要意 义 。
对 今 后 的研 究具有一 定 的指导 意义 。
2 切 削加工的有 限元仿 真
图 2所 示 是 正 交 切 削 的 有 限 元 仿 真 分
1 正交切 削加工切 削热 的分析
切 削 热 是 切 削 过 程 中 的 重 要 物 理 量 , 图 1所 示是 正交 切 削过程 切 削热 的产 生和 传导 图 Ⅱ,切 削 】
一
偶 法 , 而 切 削 区 的
温 度 场 分 析 较 为 麻 烦 , 一 般 采 取 自 然
热 电 偶 或 红 外 照 相 法 等 方 法 测 量 】 ,
较 为 复 杂。 所 以 , 切 削 区 域 的 温 度 场 分 析 做 的 较 少 。 本 文 基 于 D fr 2 eom一D 软 件 对 正 交 切 削 过 程 的温 度场 进 行探 讨 ,其 分 析结 果 较为 符合 实 际 ,
图1 切 削热 的产 生与传导
种 新型 的 手 段 和 方 法 ,其 仿 真 结 果 的参 数 较 为
丰富,不失为一种较 为经济 实用的方法,实践表 明切 削工 艺 和 切 削形 成 的有 限 元模 拟 对 了解 切 削 机 理 及切 削 的形成 等 有很大 帮 助 。 切 削温 度是切 削加 工一个 重要 的参数 指标 , 其 直接影 响刀具的磨损和使用寿命 ,并影 响工件 的加 工 精 度 和 加 工 表 面 的 完 整 性 。 所 以 ,研 究切 削热 和切 削温 度 的产 生和 变化 规律 ,对研 究金 属切
陈为 国
CHEN W e- o i gu
( 南昌航 空大学 。南昌 3 0 6 ) 3 0 3 摘 要 :本文简述了切削加工切削热的产生于传导 ,基于有限元仿真技术分析了正交切削加工过程的
温度场分布 ,并对结果进行了后置处理与分析,结果表明有限元仿真技术的分析结果对研究 切削加 工过程 有较好的辅助作用。 关键词 :正交切削;切削热;温度场;有限元仿真 中图分类号 : H T 12 6 文献标识码 :B