本文關(guān)鍵詞：高速切削鈦合金刀具磨損仿真的研究

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【摘要】：高速切削技術(shù)是以高切削速度、高進(jìn)給速度、高加工精度為主要特征切削加工技術(shù),是現(xiàn)今切削加工技術(shù)的發(fā)展方向。高速切削技術(shù)不僅在航空航天領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,在軍工、汽車(chē)、模具、機(jī)床等行業(yè)尤其需要高速加工。高速切削難加工材料時(shí),單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的切削熱多,切削層的瞬間溫度較高,因此對(duì)刀具的要求比普通切削更為苛刻,刀具壽命更短。研究高速切削加工刀具的失效機(jī)理和壽命問(wèn)題是目前高速切削加工技術(shù)面臨的重要而現(xiàn)實(shí)的課題。鈦合金材料被廣泛的應(yīng)用于航空工業(yè)、醫(yī)療、化工等領(lǐng)域,其優(yōu)良的性能,使其成為重要的結(jié)構(gòu)金屬。然而,鈦合金又是典行的難加工材料,刀具磨損是制約鈦合金切削加工的主要因素。高速切削技術(shù)在鈦合金切削加工中的應(yīng)用,在提供高切削速度、進(jìn)給速度的同時(shí)保證了加工后高的加工精度,然而高速切削加工過(guò)程中的刀具磨損極大地增加了加工成本。高速切削鈦合金刀具磨損的研究是一個(gè)值得人們關(guān)注的課題。有限元方法在切削加工過(guò)程模擬仿真中的應(yīng)用,為刀具磨損的的預(yù)測(cè)研究提供了基礎(chǔ)。通過(guò)定義材料的本構(gòu)模行、刀-屑接觸及摩擦模行、應(yīng)力及溫度場(chǎng)的輸出,切削加工過(guò)程仿真可以提供刀具磨損的直接影響因素,通過(guò)對(duì)刀具磨損形態(tài)及磨損機(jī)理的研究選用正確的刀具磨損模行,有限元仿真可以對(duì)刀具的磨損進(jìn)行合理的預(yù)測(cè)研究。本文通過(guò)對(duì)刀具磨損仿真技術(shù)的研究,首先,建立了切屑成形仿真模行,并進(jìn)行了力及熱傳導(dǎo)分析,為之后刀具磨損仿真系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ),同時(shí)為確定刀具磨損率公式提供了參數(shù)支持;其次,進(jìn)行了切削加工試驗(yàn),對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析,得到刀具磨損形態(tài)及磨損機(jī)理,進(jìn)而選擇適合的刀具磨損率模行,通過(guò)結(jié)合刀具后刀面的磨損量及切屑成形過(guò)程中所獲得的的相關(guān)變量,確定了刀具磨損率公式中的常數(shù);最后,通過(guò)子程序的編寫(xiě)對(duì)abaqus軟件進(jìn)行了二次開(kāi)發(fā),建立了刀具磨損仿真系統(tǒng)。通過(guò)驗(yàn)證,該系統(tǒng)對(duì)刀具后刀面磨損量可以進(jìn)行良好的預(yù)測(cè)。
【關(guān)鍵詞】：高速切削 鈦合金 刀具磨損 有限元仿真
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TG711
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-23
• 1.1 課題研究背景12-13
• 1.2 高速切削技術(shù)研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1 高速切削技術(shù)的特點(diǎn)13-14
• 1.2.2 高速切削技術(shù)現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2.1 國(guó)外高速切削加工技術(shù)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.2.2 國(guó)內(nèi)高速切削加工技術(shù)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 鈦合金切削加工刀具磨損研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4 高速切削刀具磨損研究現(xiàn)狀17-18
• 1.5 有限元方法在切削加工過(guò)程中的應(yīng)用18-21
• 1.6 課題研究的意義及內(nèi)容21-22
• 1.7 本章小結(jié)22-23
• 第2章 高速切削切屑成行過(guò)程仿真23-36
• 2.1 ABAQUS軟件介紹23-24
• 2.2 切削過(guò)程有限元分析方法24-25
• 2.3 材料本構(gòu)模行的建立25-26
• 2.4 切屑分離準(zhǔn)則26-28
• 2.5 刀屑接觸和摩擦模行28
• 2.6 仿真模行的建立28-30
• 2.6.1 切削加工條件29-30
• 2.6.2 切削加工仿真模行30
• 2.7 仿真結(jié)果分析30-33
• 2.7.1 力分析31-32
• 2.7.2 溫度分析32-33
• 2.8 仿真結(jié)果驗(yàn)證33-35
• 2.8.1 切削力驗(yàn)證33-34
• 2.8.2 切削溫度驗(yàn)證34-35
• 2.9 本章小結(jié)35-36
• 第3章 刀具磨損模行的建立36-48
• 3.1 刀具磨損形態(tài)36-37
• 3.2 刀具磨損機(jī)理37-38
• 3.3 刀具磨損模行38-41
• 3.3.1 Usui的磨損率公式39-40
• 3.3.2 Takeyama&Murata的磨損模行40
• 3.3.3 Kannatey-Asibu刀具磨損模行40-41
• 3.4 高速切削鈦合金切削試驗(yàn)研究41-42
• 3.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析42-44
• 3.5.1 試驗(yàn)刀具磨損形貌42-43
• 3.5.2 刀具磨損機(jī)理研究43-44
• 3.5.3 刀具磨損量變化曲線44
• 3.6 刀具磨損模行的建立44-47
• 3.6.1 基于后刀面磨損的磨損率計(jì)算方法45-46
• 3.6.2 曲線擬合刀具“差分”磨損模行46-47
• 3.7 本章小結(jié)47-48
• 第4章 刀具磨損仿真48-58
• 4.1 刀具磨損仿真系統(tǒng)概括48
• 4.2 Python語(yǔ)言與ABAQUS的二次開(kāi)發(fā)48-50
• 4.2.1 Python語(yǔ)言48-49
• 4.2.2 ABAQUS軟件的腳本接口49-50
• 4.2.3 Python語(yǔ)言在ABAQUS二次開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用50
• 4.3 基于Python語(yǔ)言的子程序50-51
• 4.4 磨損率的計(jì)算51-52
• 4.5 節(jié)點(diǎn)磨損方向52-54
• 4.5.1 前刀面節(jié)點(diǎn)移動(dòng)方向53-54
• 4.5.2 后刀面節(jié)點(diǎn)移動(dòng)方向54
• 4.6 刀具磨損形貌更新54-56
• 4.7 結(jié)果與討論56-57
• 4.8 本章小結(jié)57-58
• 結(jié)論58-59
• 參考文獻(xiàn)59-66
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和獲得的科研成果66-67
• 致謝67-68

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