切屑形态与刀屑接触区摩擦状态有限元分析+CAD图纸(2)

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3.2 金属切削过程有限元模型的建立 - 20 -

3.3 DEFORM 软件简介 - 21 -

3.4 Deform-2D的Ti6Al4V切削仿真 - 23 -

第四章金属切削过程有限元模拟结果分析 - 29 -

4.1 切屑形状的模拟与分析 - 29 -

4.2 切削条件对切削力的影响 - 30 -

4.2.1 切削速度对切削力的影响 - 31 -

4.2.2切削深度对切削力的影响 - 32 -

4.2.3 刀具涂层对切削力的影响 - 33 -

4.2.4 刀具前角对切削力的影响 - 34 -

4.2.5 刀具刃圆半径对切削力的影响 - 35 -

4.3 切削条件对切削温度的影响 - 37 -

4.3.1 切削速度对切削温度的影响 - 37 -

4.3.2切削深度对切削温度的影响 - 38 -

4.3.3 刀具涂层对切削温度的影响 - 39 -

4.3.4 刀具前角对切削力的影响 - 40 -

4.3.5 刀具刃圆半径对切削温度的影响 - 41 -

4.4 切削参数对刀-屑接触区状态参数的影响 - 43 -

4.4.1切削速度对刀-屑接触区状态参数的影响 - 43 -

4.4.2切削深度对刀-屑接触区状态参数的影响 - 46 -

4.4.3 刀具前角对刀-屑接触区状态参数的影响 - 49 -

4.4.4 刀具刃圆半径对刀-屑接触区状态参数的影响 - 50 -

4.5 切削参数对刀-屑接触区分离点的影响 - 52 -

4.5.1 切削速度对刀-屑接触区分离点的影响 - 52 -

4.5.2 切削深度对刀-屑接触区分离点的影响 - 53 -

4.5.3 刀具前角对刀-屑接触区分离点的影响 - 54 -

4.5.4 刀具刃圆半径对刀-屑接触区分离点的影响 - 56 -

结论 - 59 -

致谢 - 60 -

参考文献 - 61 -

第一章绪论

1.1 刀-屑接触区摩擦状态概述

1.1.1 刀-屑接触区摩擦状态及特点

1.1.1.1 刀-屑接触状态

金属切削刀具与切屑的接触状态可分为三种情况：

(1)在低速切削条件下，刀屑接触表面会产生局部的一些粘结和咬合的点，刀屑的的滑移是在双方的凸起间发生的。被剪切下来的质点粘结比之前还要硬的刀具表面上，又形成新的粘结接触点。如图 2-1(a)所示。

(2在高速切削条件下，刀屑接触特性发生变化，不管是高速钢刀具还是硬质合金刀具都会按照其轮廓与被加工材料发生紧密贴合。此时，只有在刀屑接触区的分离处为点接触。如图 2-1(b)所示。

(3)在大多数情况下，刀屑接触区的接触状态是在两种情况之间的，既有紧密贴合区域又有点接触区域。

1.1.1.2刀-屑接触区的摩擦特点

切屑与刀具的前刀面间的摩擦有如下特点：

在塑性金属切削过程中，由于切屑与前刀面之间的压力很大，可达 2~3GPa ，切削液不易流入接触界面。再加之几百度的高温，切屑底层又不断与新生成的切屑表面与刀具前刀面接触（新生面化学性能很活跃），很容易很刀屑在接触区里产生粘结。也使得该处的摩擦状况与一般的滑动摩擦不同。在这种粘结情况下，切屑与前刀面之间已不是一般的外摩擦，而是切屑和刀具粘结层与其上层金属之间的内摩擦。这内摩擦实际就是金属内部的滑移剪切，它与材料的流动应力特性以及粘结面积大小有关，所以它的规律与一般摩擦不同。一般摩擦力的大小与摩擦系数以及压力有关，与接触面积无关[3]。