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《哈尔滨理工大学》 2010年
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硬态切削过程的有限元仿真与实验研究

岳彩旭  
【摘要】: 与磨削相比,硬态切削具有很好的工艺柔性、经济性和环保性能看,该工艺能精确地将硬度大于HRC50得毛坯直接加工成工件。因此,用硬态切削来代替磨削在当今的机械加工中得到了越来越广泛的?应用,并且在一定的条件下,硬态切削已经成为代替磨削的首选工艺。因此,深入研究硬态切削机理并对其进行工艺优化有重要的意义。在阐述国内外研究现状的基础上,本文通过理论分析与实验研究相结合,从金属切削原理入手,借助有限元仿真手段对PCBN刀具硬态切削淬硬钢GCr_(15)的过程进行了较为深入的研究。 通过设置合理边界条件,结合网格自适应控制技术建立了二维完全热力耦合的有限元模型,研究了带状切屑的产生过程。借助有限元仿真结果文章本文研究了刀具几何参数和切削条件对对切削过程的影响。通过采用合理的材料本构模型和剪切失效模型本文建立了锯齿状切屑产生过程的有限元模型,并利用有限元结果分析了锋利刃口、倒圆刃口和倒棱刃口对切削过程的影响。结合了网格自适应技术和删除技术,采用质量放大技术,建立了硬态切削过程的三维有限元仿真模型。 为了验证仿真结果的正确性与否,本文采用山特维克公司的PCBN刀具在CA6140车床上对淬硬轴承钢GCr_(15)进行了一系列切削力、切削温度实验。通过试验与仿真分析对比,有限元仿真切削力、切削温度和已加工表面残余应力有较好的精度。采用的模拟方法可以部分的取代实验研究,拓展了有限元理论的应用范围,促进了硬态切削机理的研究,为刀具几何参数和切削工艺的优化提供了有益的参考。
【学位授予单位】:哈尔滨理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TG501

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