干切削过程中切削力和切削温度的数值模拟及试验_林峰

金属切削中刀具压力分布的数值模拟研究金属切削是工业制造中常见的加工方法，刀具在切削过程中承受着巨大的力和压力。

了解刀具在切削过程中的压力分布对于切削工艺的优化和刀具寿命的延长至关重要。

本文基于数值模拟研究的方法，旨在分析金属切削中刀具的压力分布特征。

首先，我们需要了解刀具与工件之间的相互作用。

在金属切削过程中，刀具与工件之间发生剪切和摩擦等力的作用。

切削力是沿着切削刃方向的力，而刀具的压力则是指刀具对工件施加的压力。

刀具在切削过程中所受的压力主要来自以下几个方面：刀片与工件接触的剪切力、刀具对工件施加的压紧力和摩擦力。

这些力的大小和分布对刀具性能和切削效果有重要影响。

为了研究切削过程中刀具的压力分布，我们可以采用数值模拟方法进行分析。

数值模拟是一种通过计算机模拟来预测和解释物理现象的方法。

通过建立合适的数学模型和边界条件，可以模拟切削过程中刀具与工件之间的相互作用。

这样我们就可以得到切削过程中刀具的压力分布情况。

在数值模拟中，我们首先需要建立切削过程的数学模型。

模型的建立需要考虑刀具和工件的几何形状、材料性质以及切削条件等因素。

通过使用合适的数值方法，如有限元方法，我们可以将复杂的切削过程简化为一系列的数学方程。

然后，我们可以利用计算机进行求解，得到切削过程中刀具的压力分布图。

根据数值模拟的结果，我们可以得到刀具在切削过程中的压力分布图。

这些分布图可以帮助我们分析切削过程中刀具所承受的压力大小和分布情况。

通过进一步分析，我们可以发现一些重要的规律和特点。

例如，刀具的压力分布往往呈现出局部集中和均匀分布的特征。

在一般情况下，切削点附近的刀具压力高于切削边缘的刀具压力。

这主要是由于切削点附近的摩擦力和剪切力较大所导致的。

了解刀具的压力分布对于切削过程的优化和刀具寿命的延长非常重要。

根据数值模拟结果，我们可以针对刀具受力较大的区域进行优化设计，以提高刀具的耐磨性和切削效率。

此外，我们还可以通过调整切削参数和使用不同材料的刀具来改善切削过程中的刀具压力分布。

摘要：干式切削是一种绿色制造工艺技术，它已成为金属切削加工发展的趋势之一。

文中分析了干式切削加工对刀具的要求，讨论了刀具材料的选择并结合实例分析了干式切削技术在铣削中的应用。

1、前言现今大部分的金属切削加工是以使用切削液的湿式方式进行的。

切削液具有冷却、润滑、清洗、排屑、防锈等功能，对延长刀具使用寿命，保证加工质量起着重要的作用。

但是近几年随着人类社会对环境保护的日益重视，人们开始关注切削液所带来的一系列负作用。

一方面，切削液的广泛使用需消耗大量的能源和资源，增加加工成本。

据德国许多公司统计计算的资料表明，使用冷却液费用占总制造成本的16%，而切削刀具消耗的费用只占成本的3～4%。

另一方面，切削液对环境的污染较为严重，甚至危害工人健康。

为使金属切削加工尽可能少地产生污染，人们提出了“清洁化生产”这一概念。

干切削是消除切削液污染，降低产品成本，实现清洁化生产的最有效的途径。

要实现干式切削，必须合理选择刀具材料，设计合理的刀具几何参数。

干式切削技术已成为金属切削加工发展的趋势之一。

近年来，它在车削和铣削中的应用已日益普遍，在钻削、镗削和滚齿方面也取得了重大的突破。

本文结合工作实际，仅就干式切削技术在不锈钢铣削中的应用进行论述。

2、干式切削加工对刀具的要求切削刀具的性能取决于刀具材料和刀具结构及几何参数。

不同加工方法对刀具的设计侧重点有所不同。

对于干式切削加工刀具必须具备下述性能：(1)刀具应具有较高的耐热性和良好的耐磨性。

(2)切屑和刀具之间的摩擦系数要尽可能小。

(3)刀具形状要保证排屑流畅和易于散热。

(4)刀具应具有更高的强度和耐冲击韧性。

在实际生产中，应根据工件材料的物理、力学性能和工序特点，合理选用刀具材料、涂层，优化刀具结构和几何参数，并注意刀具材料与工件材料的匹配，才能设计和制造出适用于干式切削的刀具。

1)干式切削加工的刀具材料干式切削时刀具材料最重要的是必须具各高的红硬性和高的耐冲击性。

摘要钻削加工是一个高度非线性、热力耦合的过程。

在钻削加工过程中切削热的产生主要来源于切屑的变形(剪切面热源)和刀具、切屑和工件间的摩擦(摩擦面热源)。

虽然两种热源面不大，但在一般情下都能产生高温，有学者曾在研究中指出最高温升可达1000℃。

较高的切削温度是刀具磨损的主要原因，它将限制生产率的提高。

切削温度还会使加工精度降低，使已加工表面产生残余应力以及其它缺陷。

由于加工过程中产生的切削热对刀具磨损的部位、工件材料性能的变化、已加工表面质量都有很大的影响，因而对切削热的研究显得尤为重要。

本文主要工作是研究麻花钻在加工过程中产生的切削热。

并分析切削热的主要影响因素，从而给实际加工提供一定的参考价值。

接下来通过分析温度场的分布情况定性的分析切削热，并利用塑性成形专用有限元软件(DEFORM)进行分析，给出一种直观的温度场分布状况。

关键词：麻花钻；钻削加工；有限元；DEFORM；温度场ABSTRACTDrilling processing is a process exceeding non-linear and heat-stress coupled.In drilling processing the heat is mostly from the distortion of chip(shear plane heat source) and the friction at the tool-chip and tool-work interface(frictional heat source).The both heat source areas are not big,but the temperature in this area is very high.Once some scholar pointed out that the highest temperature could reach 1000℃．The higher cutting temperature is the main reason of the tool's abrasion．And it also can debase the precision of the machined surface and make the machined surface bring residual stress and other flaws．Because of the influence of cutting heat to tool's abrasion,workpiece material performance’s variety and the quality of machined surface, the research to cutting heat in metal cutting is very important.In this paper, the main job is to study the procreant cutting heat in processing of twist drill. And the main factors of hot-cutting are analyzed，which provides some reference value for the actual machining.Then through the analysis of the temperature field distribution to analyse qualitatively the cutting heat.And plastic forming dedicated finite element software(DEFORM) is used for analysis,an intuitive temperature field distribution is given.Key word:twist drill; drilling process; finite element; DEFORM; temperature field目录摘要 (I)ABSTRACT .......................................................... I I 目录 ............................................................. I II 图表目录 .......................................................... I V 1绪论.. (1)1.1 钻削切削热的提出及其影响 (1)1.2 钻削切削温度的国内外发展现状 (2)1.2.1 国外研究现状 (2)1.2.2 国内研究现状 (3)1.3 钻削切削温度有限元模拟研究存在的主要问题 (4)1.4 本课题的研究意义、目标及主要工作 (4)1.4.1 本课题研究的意义及目标 (4)1.4.2 本文的主要研究内容 (5)2钻削加工过程中切削温度的理论分析 (6)2.1 切削热的产生与传出 (6)2.2 钻削加工热模型建立 (6)2.2.1 基本假定 (6)2.2.2 切削热模型建立 (7)2.3 切削热的分析与计算 (7)2.4 切削热对切削过程的影响 (9)2.5 切削温度场 (10)2.5.1 切削温度场的定义 (10)2.5.2 切削温度场的研究方法 (10)2.5.3 切削温度的计算 (11)2.6 影响切削温度的主要因素 (11)2.7 小结 (12)3有限元法在切削中的应用 (13)3.1 有限元分析法概述 (13)3.2 有限元法在钻削加工中的应用 (16)3.2.1 钻削毛刺形成的有限元仿真 (16)3.2.2 钻头寿命的有限元分析 (17)3.2.3 钻削热和钻削温度场的分析 (17)3.2.4 对钻削加工其他问题的有限元分析 (18)4钻削加工的有限元模拟过程 (19)4.1 有限元软件DEFORM简介...................... 错误！未定义书签。

干切削的原理及其应用1. 引言干切削是一种常见的金属加工方法，广泛应用于工业生产和制造领域。

本文将介绍干切削的原理以及其在实际应用中的相关技术和优势。

2. 原理干切削是通过将刀具直接应用于金属工件表面，通过摩擦和切削力来移除材料的加工方法。

其主要原理包括以下几个方面：•摩擦力：当刀具与工件表面接触时，由于两者之间的接触面积较小，会产生较大的局部摩擦力。

这种摩擦力将刀具推进并产生切削力。

•切削力：切削力是干切削中最重要的力之一。

它是指刀具在切削过程中对工件施加的力，使刀具能够切削和去除材料。

•热量产生：在干切削过程中，由于摩擦和变形导致能量转化，部分能量会转化为热能。

这些热量会导致材料表面温度升高，可能会影响切削质量和工件表面精度。

3. 应用干切削方法在各个行业和领域都有广泛的应用。

以下是几个常见的应用领域：3.1 金属加工干切削在金属加工领域中被广泛采用。

它可应用于各种金属材料的加工，如钢铁、铜、铝等。

干切削具有高效、精密和灵活的特点，能够满足各种复杂形状和高精度要求的加工需求。

3.2 刀具制造干切削方法在刀具制造过程中也发挥着重要作用。

通过干切削可以对刀具进行精密的修整、修磨和抛光。

这些工艺可以提高刀具的质量和精度，同时延长其使用寿命。

3.3 高精度零件加工在一些对加工精度要求非常高的应用中，如航空航天、汽车制造等行业，干切削被广泛应用于高精度零件的加工。

通过干切削可以实现对工件表面的高精度加工，满足复杂工艺和精密装配的要求。

3.4 快速原型制造干切削在快速原型制造中也有应用。

通过使用干切削技术，可以对原型进行快速加工和制造。

这种方法可以缩短原型开发周期，并降低制造成本。

4. 技术优势干切削作为一种常见的金属加工方法，具有以下几个技术优势：•高效性：干切削方法具有高速切削和高加工效率的特点。

它可以大幅提高工件的加工效率和生产效率。

•灵活性：干切削方法适用于各种金属材料和复杂形状的加工。

它可以满足不同工件加工需求，提供灵活的解决方案。

高速切削加工中的切削温度模拟近年来，随着制造业的快速发展和对高效、高精度加工的需求不断增加，高速切削成为了现代制造业中的关键技术之一。

然而，在高速切削过程中，由于刀具与工件间的相对运动产生的摩擦热和剪切热，会导致切削区域的温度升高，过高的温度会引发刀具磨损、工件变形等问题，甚至影响加工质量和工件的寿命。

因此，研究和控制高速切削过程中的切削温度成为了工程技术领域中的重要课题。

为了更好地了解高速切削过程中的切削温度变化规律，科学家和工程师们进行了大量的实验研究和数值模拟。

数值模拟是一种基于计算机仿真的方法，可以模拟和预测实际加工中的切削温度分布和变化情况。

这种方法可以减少实验成本和时间，提高研究效率。

高速切削过程中的切削温度受到多种因素的影响，包括刀具材料、工件材料、切削速度、进给速度、切削深度等。

在模拟切削温度时，需要考虑这些因素，并建立适当的数学模型。

常用的模型包括经验模型、力学模型和热力学模型。

经验模型基于实验数据和经验公式，通过拟合实验数据得到切削温度的数学表达式。

这种模型的优点是简单易用，但是由于其基于经验，适用范围有限，难以推广到各种不同材料和切削条件下。

力学模型基于切削力和力矩的计算，根据材料力学性能和切削工况，结合热传导理论，求解切削区域的温度分布。

这种模型通常以有限元方法为基础，具有较高的准确性和适用性，但是计算复杂度较高，需要考虑材料非线性特性和切削区域的复杂几何形状。

热力学模型通过考虑切削过程中各种能量转化和传递，并结合材料热物性参数，计算切削区域的温度分布。

这种模型比较全面，既考虑了力学因素，又考虑了热传导和热辐射等因素，可以模拟切削过程中的温度分布和变化情况。

不过，热力学模型的参数众多，需要进行大量的实验和理论研究来确定，计算量也比较大。

除了数值模拟，工程师们还通过红外测温仪等实验手段进行切削温度测量，以验证和改进模拟结果。

利用实验结果，可以不断优化模型参数，提高模拟精度。

招聘机械加工笔试题及解答(某大型集团公司)一、单项选择题（本大题有10小题，每小题2分，共20分）1、以下哪种材料最适合用于制造高强度、耐磨损的机械零件？A、低碳钢B、不锈钢C、铸铁D、硬质合金答案：D 解析：硬质合金是一种由金属硬质相和粘结剂组成的合金材料，具有极高的硬度和耐磨性，非常适合用于制造高强度、耐磨损的机械零件。

2、在机械加工中，下列哪种加工方法主要用于提高工件的尺寸精度和表面光洁度？A、车削B、磨削C、钻削D、镗削答案：B 解析：磨削是一种精细的加工方法，它使用磨具对工件进行加工，能够有效地去除工件表面的余量，提高工件的尺寸精度和表面光洁度。

因此，磨削常用于精加工阶段。

3、题干：以下哪种材料最适合用于制造需要承受高温和高压的机械零件？A. 铝合金B. 不锈钢C. 塑料D. 纤维增强塑料答案：B 解析：不锈钢因其优异的耐腐蚀性和较高的强度，常用于制造需要在高温和高压环境下工作的机械零件。

铝合金虽然轻便，但耐腐蚀性和强度不如不锈钢。

塑料和纤维增强塑料通常不耐高温，因此不适合用于此类应用。

4、题干：在机械加工中，以下哪种加工方法主要用于去除工件表面的轻微不平整？A. 车削B. 铣削C. 磨削D. 钻削答案：C 解析：磨削是一种精细的加工方法，主要用于去除工件表面的轻微不平整、毛刺和轻微的尺寸误差。

磨削能够提供很高的加工精度和表面光洁度。

车削、铣削和钻削虽然也是常见的机械加工方法，但它们主要用于粗加工或半精加工，不适合用于去除轻微的不平整。

5、在机械加工中，以下哪个术语指的是工件在加工过程中由于切削力、切削温度等因素导致的尺寸变化？A、热处理变形B、加工硬化C、尺寸精度D、表面粗糙度答案：A 解析：热处理变形是指在机械加工过程中，由于切削力、切削温度等因素的影响，工件内部产生应力，导致工件尺寸发生变化。

这种变化通常在加工完成后冷却过程中进一步加剧。

加工硬化指的是工件表面层因切削而硬化的现象，尺寸精度是指工件的实际尺寸与其设计尺寸的符合程度，表面粗糙度是指工件表面的不平整度。

专利名称：一种用于切削加工中切屑形成的极限剪切应力确定方法
专利类型：发明专利
发明人：项俊锋,李晨,易万军,刘道新,张晓化,林钰,刘涛
申请号：CN202010412092.X
申请日：20200515
公开号：CN111651867B
公开日：
20220308
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种用于切削加工中切屑形成的极限剪切应力确定方法，其特征在于，步骤一、根据切屑剪切应力定义刀具‑切屑接触界面的作用区域，步骤二、通过vonMises准则计算切屑中屈服剪切应力的上边界，步骤三、根据赫兹接触理论建立刀具‑切屑接触简化模型，步骤四、根据接触力学理论，在法向载荷作用下，计算无摩擦作用的切屑应力分布。

应用赫兹接触理论建立基于平面应变状态的切屑受力模型，为切屑形成过程中极限剪切应力的定义提供了科学依据，可根据切屑最大剪切应力的分布，定义刀具‑切屑接触表面剪切应力为材料的极限剪切应力，准确地预测了切削加工仿真中切屑的形成。

申请人：西北工业大学
地址：710072 陕西省西安市友谊西路127号
国籍：CN
代理机构：西安汇智创想知识产权代理有限公司
代理人：张亚玲
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基于有限元法的切削加工温度场数值分析胡艳娟;王占礼;李静;卢凯【摘要】为了研究切削加工过程中的温度场分布情况，基于有限元理论，建立了正交切削有限元模型，并对其关键技术进行了探讨。

利用ABAQUS软件对切削AISI1045钢的温度场进行数值模拟，并得出影响切削温度场的变化规律。

研究结果表明：该方法可以有效模拟金属加工过程中因热力耦合作用下的工件、刀具及切屑中的非均匀温度场分布情况。

这为深入研究金属切削原理、切削温度场、预测切削热等提供了理论依据。

【期刊名称】《制造业自动化》【年(卷),期】2013(000)024【总页数】5页(P46-49,60)【关键词】有限元分析;热力耦合模型;切削热预测;温度场模拟【作者】胡艳娟;王占礼;李静;卢凯【作者单位】长春工业大学机电工程学院，长春 130012;长春工业大学机电工程学院，长春 130012;长春工业大学机电工程学院，长春 130012;长春工业大学机电工程学院，长春 130012【正文语种】中文【中图分类】TG501.40 引言金属切削加工过程是一个非常复杂的动态性、非线性的工艺过程，常伴随着切削力、切削热和刀具磨损等物理现象。

其中，切削热是一个重要的物理参数标志，它直接影响着刀具的磨损、刀具的使用寿命、工件的加工精度以及加工表面的完整性[1,2]。

因此，切削温度场的理论研究对分析金属加工原理、预测工件的加工精度以及刀具磨损机理等方面具有重要的意义。

目前，常用的切削温度场研究方法主要有：试验法（如：人工热电偶测温法、红外热像仪法等）、解析法（如：积分变化法、拉普拉斯变化法）和有限元数值法（如：有限差分法、有限元法[3]）。

试验法可以得到可靠的数据，但是试验法无法直接得到温度场的分布情况，只能测得某点处的平均温度（如：人工热电偶法）；解析法常常基于各种假设，与实际情况不符；有限元法在解决由材料性质、变形状态和多耦合场引起的非线性问题时，往往表现出其独特的优点，更加接近于实际，同时有限元法可以快速地得到精确的仿真结果[4,5]。

高速铣削切削力与温度的分析的开题报告
1.研究背景及意义
高速铣削是一种快速、高效的加工方法，对于减少生产成本、提升加工效率具有重要的意义。

而高速铣削过程中，切削力和温度是两个非常关键的参数，其大小和变
化会影响到工件表面质量和加工效率，因此对于高速铣削切削力和温度的研究十分必要。

2.研究目的
本研究旨在通过实验和数值模拟的方法，探究高速铣削切削力和温度的变化规律，并寻找影响切削力和温度的因素，以求达到优化加工效率和提高产品精度的目的。

3.研究内容和步骤
本研究主要包括以下两个方面的内容：
（1）实验研究：使用高速铣削设备对不同材料的工件进行加工，在加工中实时
测量切削力和温度，并记录数据。

根据实验数据分析切削力和温度的变化规律，寻找
影响因素。

（2）数值模拟：基于有限元方法，建立高速铣削加工的动态模型，并利用模型
计算出切削力和温度的分布情况。

通过与实验结果的比对来验证模型的可靠性，同时
利用数值模拟进一步探究影响因素。

4.预期成果
本研究预期能够获得以下成果：
（1）获得高速铣削加工中切削力和温度的变化规律和主要影响因素；
（2）建立高速铣削加工的动态模型和高精度计算模拟方法，为优化加工效率和
提高产品精度提供技术支持；
（3）提出相应的优化方案，为实际生产中的高速铣削加工提供参考。

RuT400切削力预测模型及参数优化林勇传;韦珏宇;黄健友;何法文【摘要】针对蠕墨铸铁RuT400难加工的问题,通过使用硬质合金涂层刀具对RuT400进行高速铣削试验,以实验参数为基础构建了切削力预测模型,结合其切削性能并使用响应面法对切削参数进行优化.实验结果表明:使用硬质合金涂层刀具切削RuT400是可行的,而且刀具价格便宜,加工经济性更好.切削速度、进给速度、切削深度与切削力之间存在显著的线性关系,根据实际加工参数使用切削力预测模型可以对切削力作出精确预测;切削力随着切削深度的增加以严格的线性方式递增;切削用量对切削力影响的显著性顺序为:切削深度>进给速度>切削速度.一般情况下,较小的切削深度,适当的进给速度和较大的切削速度能获得较低的切削力和良好的加工效率.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2018(000)007【总页数】4页(P59-62)【关键词】蠕墨铸铁;切削力;切削性能;响应面;回归分析【作者】林勇传;韦珏宇;黄健友;何法文【作者单位】广西大学机械工程学院,广西南宁 530000;广西大学机械工程学院,广西南宁 530000;广西大学机械工程学院,广西南宁 530000;广西大学机械工程学院,广西南宁 530000【正文语种】中文【中图分类】TH16;TG506.11 引言随着汽车工业的发展，蠕墨铸铁以其高抗拉强度、高弹性模量和高疲劳强度等优越性能，被广泛应用于汽车发动机的制造中。

虽然蠕墨铸铁材料性能优越，是汽车发动机设计和性能提高的理想材料，但是该材料在广泛化、规模化应用上依旧有巨大的困难。

其主要原因，一方面是其高抗拉强度在加工时转化为高切削力，以及其较低的热传导率相互作用所导致的高切削温度[1-2]；另一方面则是由于蠕墨铸铁在切削过程中无法像切削灰铸铁那样在刀具表面生成MnS薄膜，使得刀具极易磨损[3-4]。

在近几年的研究中，主要有文献[1]在切削速度v=（60～240）m/min的条件下对蠕墨铸铁C50E88（σb=400MPa）进行铣削试验，研究分析了影响铣削力的因素，以及建立响应的铣削力预测模型。

研究机械切削力的数值模拟与实验验证在工业制造业中，机械切削是一项非常重要的加工工艺。

为了提高切削加工的效率和质量，研究机械切削力成为了工程师们的关注焦点之一。

数值模拟与实验验证是研究机械切削力的两种主要方法，它们相互补充、相互验证，为优化切削过程提供了有力的支持。

1.数值模拟的优势数值模拟是通过建立数学模型来模拟切削过程中的力学现象，使用计算机进行仿真计算。

相比于实验验证，数值模拟有以下几个优势：首先，数值模拟可以提供详细的参数信息。

通过建立切削力模型，可以得出各种参数（如切削力大小、切削力分布、切削区温度等）的数值结果。

这些参数对于刀具的设计、切削工艺的优化都非常关键。

其次，数值模拟可以进行大量的参数试验。

在实际切削过程中，由于各种因素的复杂性，很难进行全面的参数试验。

而数值模拟可以通过改变参数值进行大量的试验，从而研究切削过程中各种参数的影响规律，为实际生产提供可靠的结果。

最后，数值模拟可以探索切削过程中的微观细节。

在实验中，由于观测条件的限制，很难观察到切削过程中的微观现象。

而数值模拟可以通过模拟切削区域的变形、脱屑等细节，帮助研究人员更加深入地了解切削过程中的物理现象。

2.实验验证的重要性尽管数值模拟具有很多优势，但仅仅依靠数值模拟是不够的，实验验证仍然是非常重要的。

实验验证可以从以下几个方面对数值模拟的结果进行验证和修正：首先，实验验证可以验证数值模型的准确性。

数值模拟是通过建立数学模型进行计算，模型的准确性对计算结果的可靠性至关重要。

通过与实验结果进行对比，可以验证数值模型的准确性，并逐步修正模型的不足之处。

其次，实验验证可以验证数值模拟的适用性。

切削过程涉及到很多不确定因素，如材料性质、润滑液的使用、刀具磨损等等。

而数值模拟中的模型是建立在一些基本假设和条件下的，实验验证可以帮助确定模型的适用范围，并提出改进意见。

最后，实验验证可以解释数值模拟无法解释的现象。

尽管数值模拟可以模拟切削过程中的很多细节，但仍然有一些现象是无法用数学模型来解释的。

高速硬态切削温度场和切削力动态变化的数值模拟倪斌;刘泓滨;王瑞杰;邹月【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2009(000)011【摘要】基于大型有限元软件ABAQUS仿真平台,建立了高速加工的有限元模型.该模型采用Johnson-Cook(JC)模型作为工件材料模型,采用JC破裂模型作为工件材料失效准则,刀-屑接触摩擦采用可自动识别滑动摩擦区和黏结摩擦区的修正库仑定律,并采用任意拉格朗日-欧拉方法实现切屑和工件的自动分离.通过有限元方法时AISI4340(40CrNiMoA)淬硬钢高速直角切削过程进行了数值模拟.通过改变刀具前角的大小,对高速硬态切削过程中刀具的温度场及切削力的动态变化进行了研究,探讨了它们各自的变化规律,研究结果有助于优化高速切削工艺,研究刀具磨损机理和建立高速切削数据库.【总页数】3页(P32-34)【作者】倪斌;刘泓滨;王瑞杰;邹月【作者单位】昆明理工大学,机电工程学院,云南,昆明,650093;昆明理工大学,机电工程学院,云南,昆明,650093;昆明理工大学,机电工程学院,云南,昆明,650093;昆明理工大学,机电工程学院,云南,昆明,650093【正文语种】中文【中图分类】TP15【相关文献】1.高速硬切削参数对切削力影响的数值模拟 [J], 董丙闯;刘泓滨;王瑞杰;倪斌;唐重霖2.预混合高速射流燃烧反应器内温度场的数值模拟 [J], 蔡冬莹; 王跃林; 段先建; 胡丹; 李玉冰; 胡彦杰3.高速线材LX82 A轧制过程温度场的数值模拟 [J], 彭飞; 苏岚; 胡磊; 沈奎; 麻晗; 米振莉4.高速角接触球轴承稳态温度场的数值模拟及实验研究 [J], 李振峰;沈锦龙;季佳伟;刘小君5.高速切削TiAl6V4温度和切削力动态变化规律研究 [J], 叶贵根;薛世峰;仝兴华;戴兰宏因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

面向硬切削的切削区域温度场解析建模及实验研究硬切削加工过程中，切削温度及分布是影响刀具使用寿命和加工质量的关键因素之一，其中切削区域温度及分布的精确测量与预测一直是切削加工机理研究的热点和难题，主要问题是现有的温度测量方法很难实现对切削区域温度分布的原位（在接近切削作用区域）测量，其温度测量结果的时间和空间分辨率难以满足要求，因此切削区域温度预测模型的有效性和准确性难以得到验证。

论文针对上述难题，在深入分析切削加工过程中材料塑性变形区复杂热力耦合效应的基础上，考虑了第二变形区切屑材料滞留区的影响，提出了前刀面上切屑沿刀具与切屑作用面间非线性流动的数学模型，并修正了Komanduri和Hou模型中关于前刀面和后刀面之间的绝热假设，提出了一个正交切削条件下的切削温度分布解析模型，该模型可用于预测切削作用区域的热、力参数。

在切削温度测量方法上，论文采用无缝嵌入到PCBN刀具中的微尺度薄膜热电偶传感器阵列(Micro-scale Thin Film Thermocouples, TFTCs)，实现了刀具切削区域温度分布的原位获取与准确测量。

在同等切削条件下，通过硬车削实验中获得的切削温度、切削力、以及切屑厚度等数据，验证了所建立的解析模型的预测精度，验证结果表明，解析模型的预测结果与实验数据之间表现出了较高的预测精度。

论文根据所提出的解析模型和硬车削条件下所进行的切削实验结果，对切削区域的热力耦合行为及一些尚未澄清的机理问题进行了分析与探讨。

基于所提出的解析模型的预测结果，分析了硬车削加工条件下切削区域的切削温度、应力分布、切屑流动速度之间的稳态热力耦合行为，研究结果表明，随着切削速度的变化，切削区域的热源位置与热释放强度分布、热传导过程中的热分配比例关系等是影响刀具切削区域温度分布状态及其变化趋势的重要原因。

另外，基于硬切削实验中获得的温度数据、切削力和振动信号，对硬车削加工中切屑形成区域的动态热力耦合行为进行了分析，研究结果发现主剪切区域所发生的绝热剪切过程，导致的工件材料周期性的裂纹萌生与扩展，会引起切屑形成区域的材料流动应力及切削温度的周期性耦合脉动，进而影响到硬车削加工的切屑宏观形貌和切屑的锯齿化形成过程。