【摘 要】
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以高切削速度、高进给速度及高加工质量为主要特征的高速切削(HSM)是近二十年来发展迅猛的一项高新技术,是先进制造技术的重要发展方向,也是当前科技界和工业界竞相研究的热
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以高切削速度、高进给速度及高加工质量为主要特征的高速切削(HSM)是近二十年来发展迅猛的一项高新技术,是先进制造技术的重要发展方向,也是当前科技界和工业界竞相研究的热门领域之一。切削力是计算切削扭矩和切削功率必要依据,是分析加工过程中的切削热与温升以及加工精度和工件表面质最的基础。随着计算机技术的飞速发展,以有限单元法为代表的数值模拟方法已成为目前研究切削力的重要手段和工具。 鉴于高速切削过程的复杂性,不能单靠一种方法来研究高速切削过程中的切削力。因此,本论文在金属切削理论和弹塑性力学理论的基础上用有限元法分析切削区的应力应变关系,进而研究高速切削条件下各切削参数对切削力的影响规律。 首先根据高速切削的特点,建立正交切削模型,分析金属切削层变形机理、切屑受力情况、刀具/工件切削区的摩擦特点以及有关剪切角的计算方法。根据正交切削特点建立了有限元模型,应用弹塑性力学讨论了切削变形区的弹、塑性阶段的应力、应变状态。在建立有限元模型时要注意材料模型、网格划分、边界条件、切屑分离准则等方面,因为这些直接将影响模拟计算的精度。通过切削过程模拟,分别分析了刀具前角、切削速度、进给速度、切削厚度等条件对切削力的影响。最后进行了高速铣削切削力的测试实验,采用单因素试验来检验有限元模型的正确性,实验结果证明有限元模型较好的模拟了正交切削过程。并设计多元正交实验,验证切削参数对切削力的影响。
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