基于ABAQUS的锯齿形切屑形成机理分析与实验研究

锯齿形切屑的形成会导致机床振动,使刀具的切削性能下降,降低工件的加工质量,因此需要对其形成机理进行分析,合理优化切削参数,减少锯齿形切屑的形成机率。本文利用ABAQUS软件对钛合金的加工过程进行仿真分析,模拟锯齿形切屑的形成机理,并在不同切削条件下进行仿真和实验研究,讨论切削参数对切屑锯齿化程度的影响。结果表明,随着切削速度和进给量的增加,切屑的锯齿化程度逐渐增大,随着刀具前角的增大,切屑的锯齿化程度逐渐减小。研究结果对提高工件加工质量以及设计工艺参数有一定指导作用。

奥氏体不锈钢0Cr18Ni9切削过程的有限元切削模拟

为研究不锈钢切削加工特性,采用有限元软件Deform-2D构建0Cr18Ni9(美国牌号AISI 304)奥氏体不锈钢的正交切削仿真模型,并对其进行二维有限元仿真。模拟分析中,利用Johnson-Cook本构模型确立工件材料模型,刀屑界面摩擦采用剪切摩擦,运用Crockroft&Latham断裂准则来完成工件材料的断裂及锯齿状切屑的实现。通过改变刀具前角、切削速度以及进给量,考察其在切削加工过程中对切削温度、切削力及锯齿化程度等影响规律。该结果将为今后研究不锈钢的切削加工及其切削机理提供参考依据。

损伤演化对Ti6Al4V高速切削仿真结果的影响

利用ABAQUS有限元分析软件建立了Ti6Al4V二维切削仿真模型,在模型其他参数(本构参数、初始损伤参数等)固定不变时,得到了不同损伤演化特征参数(断裂能)取值下的切削力、切削温度和切屑形貌,以此来研究损伤演化过程对仿真结果的影响。研究发现随着断裂能取值的减小,仿真的切削力、切削温度会降低,切屑的锯齿化程度会变得严重。在切削速度为180m/min,进给量为0.1mm/r的条件下进行了Ti6Al4V正交切削实验,测量了切削力,将仿真得到的主切削力和切屑锯齿化程度与实验结果进行对比,确定了适合本研究建立的仿真模型的合理断裂能值。结果表明,在使用此断裂能取值时,仿真得到的切削力和切屑形态与实验值有很好的一致性。在消除了能量密度对仿真模型的影响后,进行了4组验证实验,仿真结果与验证实验的结果相吻合,证明了断裂能取值的准确性。

切削速度对AZ31镁合金高速切削切屑形成的影响

采用霍普金森压杆(SHPB)对AZ31镁合金进行了高速切削实验。实验采用两把YT15硬质合金刀具,并对称地固定在实验装置上。在实验过程中,实验样品固定在样品台上,用霍普金森压杆高速冲击样品台,带动样品的高速移动,从而实现高速切削,实验气压分别为0.25,0.30,0.35 MPa,其对应的切削速度分别约为14,17,20 m·s^(-1)。切削完成后,收集相应切削速度下的切屑,然后进行镶样、抛磨,最后利用金相显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)研究了切削速度对AZ31镁合金切屑形貌的影响。结果表明:随着切削速度的增加,切屑的锯齿形态逐渐变得规则,锯齿化程度、锯齿化频率相应增加,齿距减小;当切削速度增大到一定程度时,切屑齿面出现了微裂纹,同时伴随着锯齿齿形整体偏移的情形,而锯齿化程度、锯齿化频率、齿距等变化都趋于平缓。