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高速干切滚刀是高速干式滚齿加工的关键装备之一,其结构复杂、生产制造成本昂贵。高速干式滚齿切削是一种复杂的多刃断续切削过程,在切削过程中滚刀承受复杂的高频冲击载荷,同时,由于切削加工缺少切削液的冷却和润滑作用,刀齿与工件产生剧烈摩擦、刀齿切削区温度较高。在复杂的机械载荷及热载荷的综合作用下,高速干切滚刀可能产生崩刃失效现象。高速干切滚刀崩刃失效是高速干切滚刀的主要失效形式之一,裂纹的萌生与扩展是高速干切滚刀崩刃失效的主要原因。崩刃失效直接降低滚刀寿命,并且严重影响齿轮加工质量和经济效益。目前,国内外对于高速干切滚刀裂纹扩展规律的研究尚不充分,针对高速干切滚刀崩刃失效开展高速干切滚刀裂纹扩展研究具有重要的意义。本文在国家863计划课题项目(2012AA040107)的资助下,采用了扩展有限元法对高速干切滚刀崩刃失效问题展开研究,具体研究工作如下:首先,本文在高速干切滚刀裂纹扩展的前提下,介绍了断裂力学及扩展有限元法(XFEM)的相关理论基础,其中,主要介绍了扩展有限元法、裂尖应力场及位移场、应力强度因子和断裂准则。其次,分析了高速干切滚刀生产制造工艺;归纳了传统刀具失效特征,并对传统刀具主要失效特征进行分析,在此基础上,分析了高速干切滚刀失效特征。然后,分析了高速干式滚齿运动关系,建立了高干切滚刀刀齿的几何模型,通过ABAQUS平台,开展了高速干切滚刀滚齿切削仿真。分析表明:高速干切滚刀在滚齿切削过程中刀齿侧刃和顶刃的应力值较大,容易萌生裂纹。最后,根据高速干切滚刀刀齿滚削应力云图,结合高速干切滚刀制造工艺及失效特征,确定了侧刃和顶刃的初始裂纹位置,建立了初始裂纹特征模型,通过ABAQUS平台采用XFEM对高速干切滚刀初始裂纹的扩展进行了仿真分析。分析结果表明:高速干切滚刀裂纹的扩展轨迹及扩展规律与裂纹的位置及参数有着密切的联系。