利用断屑槽进行断屑是最为经济的断屑方法,目前在自动化生产线上已广泛应用。开发合理的断屑槽型的首要条件就是对断屑机理的了解,国内外对此进行了大量的研究。对二维断屑槽,已提出了合理的切屑折断数学模型,但是对三维断屑槽还缺乏合理的切屑折断数学模型,并且对三维断屑槽的切屑形成过程和断屑机理研究还不完善。 不锈钢是韧性材料,在精加工时不易断屑,开展精车不锈钢三维断屑槽的断屑研究对了解断屑槽的断屑机理,加快适合不锈钢等难加工材料的断屑槽的开发,提高我国可转位刀片的自主开发能力有重大的现实意义。 本文根据二维断屑槽的结构特点,对现有的二维断屑槽切屑折断数学模型进行扩展,应用二维槽型的典型参数建立了上向卷曲圆半径公式;根据三维断屑槽的结构特点,分析切屑的流出方向及有效槽宽参数,建立了凹凸曲面的三维断屑槽切屑折断数学模型,可以用来预报断屑效果或指导断屑槽的设计。 根据三维断屑槽切屑折断数学模型,建立了适合精车不锈钢的三维复杂槽型设计方法及开发流程。利用电火花加工技术在现有刀片上加工出断屑槽,并进行切削试验,观测其断屑情况,得到断屑范围图:测量切屑形态参数,并与切屑折断数学模型理论情况进行比较。试验结果与预期目的基本一致,表明该三维断屑槽切屑折断数学模型是基本正确的。 利用DEFORM-3D进行切削过程有限元仿真,模拟切屑的形成过程,得到槽型参数、切削参数与切屑形态、切削力、应力、应变及温度关系,仿真分析与切削试验及理论分析结果基本一致,从而表明可以通过有限元方法来了解断屑机理,用有限元代替部分实验,从而降低槽型开发成本。 文章最后进行了总结,并对切屑折断数学模型的研究和切削过程有限元的研究前景进行了展望。