針對微織構(gòu)刀具對切削工件表面殘余應(yīng)力的影響,設(shè)計不同尺寸的垂直槽和平行槽微織構(gòu),利用有限元仿真技術(shù),模擬不同類型、不同尺寸微織構(gòu)PCBN刀具干式車削GCr15試驗(yàn)。通過對有限元結(jié)果進(jìn)行研究分析,得到已加工表面殘余應(yīng)力分布情況,并與無織構(gòu)PCBN刀具對比,分析微織構(gòu)對已加工表面殘余應(yīng)力的影響。有限元仿真結(jié)果表明:與無織構(gòu)刀具切削工件表面獲得拉應(yīng)力相比,槽型織構(gòu)刀具切削后的工件已加工表面呈現(xiàn)壓應(yīng)力,提高工件表層的耐磨損和耐疲勞性能;寬度50μm垂直槽和寬度40μm平行槽刀具切削得到的工件表面壓應(yīng)力最大,對工件表面應(yīng)力分布影響最顯著。 

【文章來源】：組合機(jī)床與自動化加工技術(shù). 2020,(01)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

PCBN刀具干式車削GCr15有限元模型

利用有限元仿真技術(shù)分別對無織構(gòu)PCBN刀具和與切削刃平行、垂直的織構(gòu)PCBN刀具進(jìn)行模擬車削淬硬鋼GCr15試驗(yàn),如圖3所示為是有限元仿真云圖,經(jīng)過大量的仿真得到相應(yīng)殘余應(yīng)力數(shù)據(jù)并進(jìn)行對比分析。3.1 垂直槽刀具切削工件表面殘余應(yīng)力分析

圖4顯示的是垂直槽刀具與無織構(gòu)刀具切削仿真已加工表面殘余應(yīng)力分布圖。觀察圖4可知,就工件表層應(yīng)力分布而言,無織構(gòu)刀具加工后,工件的已加工表現(xiàn)為拉引力;經(jīng)垂直槽寬度為40μm和50μm的刀具加工后,工件的已加工表面表現(xiàn)為壓應(yīng)力,其中寬度為40μm垂直槽刀具切削得到的工件已加工表面殘余壓應(yīng)力為144MPa,50μm垂直槽刀具切削得到的工件已加工表面殘余壓應(yīng)力為177MPa。因此根據(jù)垂直槽織構(gòu)對已加工表面壓應(yīng)力的影響可知,寬度為50μm的垂直微織構(gòu)要優(yōu)于寬度為40μm的垂直微織構(gòu)。隨著距已加工表面深度變大,垂直槽刀具切削后的工件表面壓應(yīng)力逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓚?yīng)力,并且被垂直槽寬度50μm刀具切削后的工件應(yīng)力轉(zhuǎn)換速率要小于垂直槽寬度40μm刀具。當(dāng)深度達(dá)到0.1mm,三種刀具切削后的工件已加工表面應(yīng)力均為拉應(yīng)力,但是被垂直槽寬度40μm刀具切削的工件已加工表面拉應(yīng)力最大,其次是被無織構(gòu)刀具切削的工件表面拉應(yīng)力。通過對已加工表面殘余應(yīng)力的分析,發(fā)現(xiàn)垂直槽刀具切削后的工件表層應(yīng)力均為壓應(yīng)力,這很大地改善了工件的使用性能,同時垂直槽寬度50μm刀具切削后的工件,其已加工表面整體應(yīng)力分布要優(yōu)于垂直槽寬度40μm刀具和無織構(gòu)刀具切削的工件應(yīng)力。與無織構(gòu)刀具相比,在刀具前刀面進(jìn)行微槽織構(gòu)處理,改善了刀具的結(jié)構(gòu)和刀具對工件表面的擠壓程度,對切削溫度和切削熱的分布均產(chǎn)生了影響,特別是改變了刀具對工件表層材料的剪切方式,使得工件表層材料彈塑性變形程度發(fā)生很大變化,導(dǎo)致切削后的工件表層最先表現(xiàn)為壓應(yīng)力。同時垂直槽寬度對工件表面應(yīng)力也有影響。

【參考文獻(xiàn)】：
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