硬车削加工是当代制造业行业中广泛采用的一种工艺方法,作为一些难加工材料的最后成型工序,缓解了目前普遍采用的磨削加工方式。因其清洁环保的加工方式,硬车削取代磨削工艺已逐渐成为一种趋势所向。随着许多新兴高硬度材料的出现,硬车削面对最大的挑战就是刀具的耐磨性能。刀具的磨损在很大程度上关乎到加工表面粗糙度、加工效率以及刀具的使用寿命等。本文以结构钢AISI 4340的硬车削加工过程为研究对象,逆向思维仿真建模探究磨损后的刀具给硬车削加工带来的影响,从而更好的把握刀具磨损机理。本文基于有限元仿真软件完成了以下内容:首先,对刀具磨损机理和磨损形式展开分析,并根据刀具的磨损类型分别建立了刀具磨损后的物理模型,并且对磨损后的刀具受力和切削热状况进行了分析。在硬车削加工过程中刀具上常常会形成月牙洼形状的前刀面磨损、平滑磨损带形状的后刀面磨损、以及磨钝形式的边界磨损和前后刀面同时磨损等情况。对此,我们建立了四种磨损后的刀具的几何模型,每种磨损模型在磨钝范围内取三种磨损参数来进行建模。由于磨损后的刀具有效结构也会发生改变,接着对磨损模型展开了受力和热传导进行了分析。其次,采用逆向思维仿真建模,基于Advant Edge有限元仿真技术,根据刀具磨损的几何模型建立了四种磨损刀具的仿真模型,进行网格划分和材料属性定义,并采用Johnson-Cook材料模型,接触摩擦磨损模型和切屑分离准则对切削加工过程进行了仿真研究。通过提取后处理界面中的仿真云图和曲线图分别对不同形态的磨损刀具与未磨损刀具进行比较分析,探讨了刀具磨损对切削力、切削温度、切屑成形、DMZ和Mises应力的影响。然后,我们对硬车削加工过程中常用的一种刀具修光刃刀具进行了机理分析。修光刃刀具在结构上是主切削刃和副切削刃的过渡形式,是副切削刃的极端形式,目的是要起到增加刀尖抗冲击、抗磨损能力和降低加工表面粗糙度的作用。根据修光刃刀具的刃型结构,建立了两种形式的修光刃刀具模型进行了仿真分析,并与常规刀具进行比较讨论。最后,对刀具磨损效应带来的影响做了一系列的总结,论述了不同形式和程度的刀具磨损给硬车削加工过程带来的影响。本研究得出的结论表明,刀具磨损对切削力、切削温度和切屑成形等都产生了很大影响。而且在几种刀具磨损中,月牙洼状的前刀面磨损对切削过程影响最为明显,月牙洼磨损不仅改变了刀具的有效前角,也在切削过程中起到了断屑槽的作用。