刀—屑摩擦系数估计方法及切削参数对残余应力影响仿真研究

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金属切削加工过程中工件表面产生的残余应力严重影响零件的使用性能,因此,有关残余应力的研究一直受到人们的重视。而正确预测残余应力的分布能够指导实际加工,具有重要的工程应用价值。当刀具和工件已定的情况下,切削参数是影响残余应力分布的重要因素,分析切削参数对残余应力的影响规律,有助于切削参数的合理选择以实现对残余应力的调控。本文采用有限元仿真方法,研究了切削速度和进给量对工件残余应力分布影响规律,并通过实验进行了验证。主要研究工作如下:首先对残余应力的产生机理进行了分析,对软件中工件设置、刀具设置和切削条件的设置进行了分析,并初步研究了切削速度、进给量对残余应力分布的影响及刀-屑摩擦系数对仿真精度的影响。提出了一种新的刀-屑摩擦系数估计方法,该方法利用Advant Edge的仿真结果拟合出切削力与切削速度、进给量和刀-屑摩擦系数之间的数学模型,并根据直角车削45钢的实验中测得的切削力估计刀-屑摩擦系数。采用X射线衍射仪对切削试件进行了残余应力的测试,并将估算的刀-屑摩擦系数、基于切削力计算的平均库伦摩擦系数和软件默认摩擦系数下仿真得到的残余应力分布分别与实验测量结果进行了比较。最后,采用仿真模型研究了切削速度和进给量对残余应力分布的影响,通过对切削力和切削温度的研究对切削速度和进给量对残余应力分布的影响进行了解释,并根据结果分析在选定的范围内优选了切削参数。通过研究可以得知,准确估计刀-屑摩擦系数可以提高残余应力的仿真精度,合理的选取切削参数可以调控残余应力的分布。
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