高速切削整體硬質(zhì)合金立銑刀的應(yīng)力場(chǎng)分析及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著高速機(jī)床、高速刀具在航空、航天、汽車、模具等行業(yè)的廣泛應(yīng)用，高速切削加工技術(shù)已成為衡量一個(gè)國家先進(jìn)制造技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一。而刀具是實(shí)現(xiàn)高速切削的關(guān)鍵因素。切削過程中刀具會(huì)因切削力的變化、切削中的沖擊振動(dòng)、熱力耦合場(chǎng)影響等因素而發(fā)生破損。本文針對(duì)高速切削中的整體硬質(zhì)合金立銑刀，首先建立側(cè)刃的切削力模型，并綜合考慮橫刃的影響，得到合理的切削合力模型，為進(jìn)一步研究刀具的應(yīng)力場(chǎng)奠定了基礎(chǔ)；其次，建立銑刀的實(shí)體模型及有限元模型，以正應(yīng)力和

2、切應(yīng)力的加載方式對(duì)其進(jìn)行了應(yīng)力場(chǎng)分析，由刀具破損實(shí)驗(yàn)與有限元仿真的對(duì)比分析可知，此加載方法是可行的；再次，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量不同切削條件下的切削力，分析不同切削參數(shù)對(duì)切削力的影響規(guī)律，得到影響切削力的主次因素，并將切削力模型、有限元仿真與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比分析；最后用掃描電鏡對(duì)立銑刀的破損形貌進(jìn)行觀測(cè)，重點(diǎn)分析了涂層剝落、刀尖破損和粘結(jié)磨損的相關(guān)機(jī)理。
　　首先，建立平底銑刀的切削力模型。將立銑刀沿軸向進(jìn)行離散化處理并求出微元的切削力，

3、運(yùn)用數(shù)值積分方法計(jì)算出銑刀側(cè)刃的合力；再運(yùn)用直角切削理論模型建立橫刃的切削力；最后將側(cè)刃和橫刃的切削力合成為總的切削力。經(jīng)部分實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該切削力模型能較好地預(yù)測(cè)銑削力。利用所建切削力模型對(duì)動(dòng)態(tài)切削力進(jìn)行了預(yù)測(cè)并進(jìn)行了切削力驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。
　　其次，進(jìn)行平底銑刀實(shí)體建模與有限元分析。利用實(shí)測(cè)的橫截面數(shù)據(jù)，建立銑刀的實(shí)體模型；將其導(dǎo)入ANSYS劃分網(wǎng)格、設(shè)定邊界條件及施加載荷，最后進(jìn)行有限元分析。結(jié)果表明：最大應(yīng)力位于銑刀的主后刀面上，而