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导电加热切削技术是改善难加工材料切削加工性能,提高表面加工质量、降低刀具耐用度的有效方法。国内外学者已对该加工技术进行了多年研究,但对切削过程具有重要影响的切削力及切削温度研究较少。本文主要研究内容如下:1.加热电阻。导电加热切削是通过加热电阻对局部切削区材料进行快速加热而发挥作用的,因此研究加热电阻的形成机理、组成结构及经验公式,对分析导电加热切削机理具有重要意义。本文基于电接触理论及导电加热切削特征,提出了切削区加热电阻的三维结构模型。设计正交实验;对加热电阻进行精确检测,建立了加热电阻与切削用量、加热电流的经验公式,该经验公式较好地反映了YT726导电加热切削淬硬GCr15轴承钢时加热电阻的变化规律。2.导电加热切削的有限元模拟分析。切削过程的模拟仿真在优化实验参数、节约生产成本、提高实验效率等方面具有重要意义。本文首先对导电加热切削过程中的电、力、热耦合情况进行分析,将加热电阻焦耳热效应引起的温升视为工件材料的初始温度,使用与材料硬度相关的AISI52100本构关系描述材料的流动应力,在此基础上利用有限元软件DEFORM模拟切削过程。根据模拟结果,预测了导电加热切削过程中的切削力和切削温度。为了验证有限元模型的准确性,使用相同的实验参数进行切削实验,测量了YT726硬质合金刀具导电加热切削淬硬GCr15轴承钢的切削力。切削力的模拟值与实验值具有一致的变化趋势,且相对误差较小,除去系统误差及测量误差的影响,本文建立的有限元模型是比较准确的。最后,根据切削温度的模拟结果及最佳切削温度守恒定律,优选了导电加热切削的加热电流。3.导电加热切削尺寸误差分析。导电加热切削提高了切削区温度,改善了难加工材料的切削加工性能,同时也使刀具和工件产生了热变形,影响尺寸精度。本文以细长轴为实验对象,优选了实验参数,对尺寸误差进行实验研究。研究结果表明:导电加热切削细长轴尺寸误差是切削力和切削热耦合的结果。热量使工件产生热变形,影响实际切削深度;但是切削热又会软化工件材料,减小切削力,从而减小工件的变形,这对于减小尺寸误差是有利的。