车削加工工艺参数对切削力的影响
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车削加工切削用量选择分析在长期车削加工实践中,有经验的车工老师会在开车切削前,对照着零件图样先考虑开几转车速,吃刀多少深,选择多少走刀量。
这不仅体现了切削用量的重要性,更直接关系到如何充分发挥车刀、机床的潜力来提高实际的生产效率。
因此在车削加工前一定要合理的选择切削用量。
一、切削用量对切削的影响在车削加工中,始终存在着切削速度、吃刀深度和走刀量这三个切削要素,在有条件增大切削用量时,增加切削速度、吃刀深度和走刀量,都能达到提高生产效率的目的,但它们对切削的影响却各有不同。
1. 切削速度对切削的影响所谓切削速度,实质上是指切屑变形的速度,其高低决定着切削温度的高低,影响着切削变形的大小,而且直接决定着切削热的多少。
当车削碳钢、不锈钢以及铝和铝合金等塑性金属材料达到一定的切削温度时,切削底层金属将粘附在车刀的刀刃上面形成积屑瘤。
由于积屑瘤的存在,将会增大车刀的实际前角,对切削力、车刀的磨损以及工件加工质量会产生较大影响。
(1)切削速度对切削力的影响。
一般来说,提高切削速度,切屑变形小,切削力也就相应降低。
对于碳钢等塑性金属材料,在用硬质合金车刀车削碳钢工件时(前角γ=0°),开始切削速度小,切削力大,但随着切削速度的提高,形成积屑瘤后会增大车刀的实际前角,使切屑变形减小,导致切削力下降。
积屑瘤在刀刃上的堆积高度越高,即车刀实际前角增加得越多,切削变形与切削力也就越小。
但当切削速度超过一定范围时(≥20m/min),随着切削速度的提高,积屑瘤高度将会逐渐减小,直至完全消失,车刀的实际前角也随之逐渐减小,直至回复原来大小,这时切削变形与切削力又将逐渐增大。
当切削速度再继续提高时(≥50m/min),由于切削温度甚高,切屑与车刀前面接触的一层表皮开始微熔,起了一种特殊的润滑作用,减少了摩擦,而且因被切层变形不够充分,使切屑变形减小,切削力得到了再次降低。
此后切削力的变化逐渐趋于稳定。
对于不同的工件材料以及不同的车刀前角值,切削速度与切削力之间的变化规律大致如此,但各个变化阶段的速度范围则会不尽相同。
车削的总结引言车削是一种常见的金属加工方法,通过旋转工件并使用切削工具,从工件上去除材料,从而获得所需的形状和尺寸。
在制造业中,车削广泛应用于零件加工、模具制造、机械加工等领域。
本文将对车削的基本原理、工艺流程以及常见的车削方法进行总结和介绍。
一、车削的原理车削的基本原理是利用旋转的工件与切削工具之间的相对运动,通过不断切削和去除工件上的材料,将工件加工成所需的形状和尺寸。
车削主要涉及以下几个主要参数:1.转速:工件的转速决定了切削速度,速度过快会导致切削工具磨损过大,速度过慢则会影响加工效率和表面质量。
2.进给速度:进给速度决定了切削速度和切削深度,较高的进给速度可以增加加工效率,但同时也要考虑工件表面质量和加工精度。
3.切削深度:切削深度决定了每次切削去除的材料量,深度过大会导致切削力过大,甚至导致工件变形和切削工具损坏。
4.切削角度:切削角度是指切削工具刀片相对于工件表面的夹角,它会影响切削力和切削表面的质量。
二、车削的工艺流程车削的加工过程一般包括以下几个步骤:1.确定工件材料和尺寸:根据需求确定加工的工件材料和尺寸,这是确定车削工艺参数的基础。
2.选择合适的车床和切削工具:根据工件的材料和尺寸,选择合适的车床和切削工具。
常见的车床包括平车、立车和数控车床等,切削工具包括车刀、车削刀片等。
3.固定工件:将工件固定在车床上,确保工件的稳定性和准确的位置。
4.设置车削参数:根据工件的材料和尺寸,设置合适的车削参数,如转速、进给速度、切削深度等。
5.进行车削加工:根据设定的参数,进行车削加工。
根据工件的形状和要求,选择适当的车削方法,如外圆车削、内圆车削、端面车削等。
6.检验加工质量:加工完成后,对工件进行检验,包括尺寸、表面质量和几何形状等方面的检查。
7.修整和抛光:根据实际需求,对加工后的工件进行修整和抛光,提高其表面质量。
三、常见的车削方法车削方法根据切削方向和切削工具的运动方式可以分为以下几类:1.外圆车削:将工件固定在车床上,通过旋转工件,切削工具在工件表面上进行横向切削,使工件外圆面达到所需的直径和粗糙度要求。
机械加工工艺试题库含答案一、单选题(共50题,每题1分,共50分)1、磨削加工中,大部分切削热( )。
A、被磨屑所带走B、传给工件C、传给机床D、传给刀具正确答案:B2、车外圆时,能使切屑流向工件待加工表面的几何要素是( )A、前角小于00B、前角大于00C、刃倾角小于00D、刃倾角大于00正确答案:D3、既要完成在其上定位并夹紧,还承担沿自动线输送工件的任务的夹具足( ).A、能用夹具B、随行夹具C、组合夹具D、专用可调夹具正确答案:B4、加工一批中小型工件位于同一表面上的一组孔,孔距公差大于±0.15mm,则优先选用的钻模型为( )。
A、盖板式B、固定式C、移动式D、滑桩式正确答案:C5、在普通车床上镗孔,若走刀方向在垂直平面内和主轴回转轴线不平行,则加工后工件孔为( )。
A、腰鼓形B、双曲面C、圆锥面D、圆柱面正确答案:B6、为消除一般机床主轴箱体铸件的内应力,应采用( )。
A、正火B、时效C、调质D、表面热处理正确答案:B7、人为引入一个附加误差,与原始误差大小相等、方向相反,它属于( )。
A、转移原始误差B、抵消原始误差C、补偿原始误差D、减少原始误差正确答案:C8、通过切削刃选定点,垂直于主运动方向的平面称为( )A、切削平面B、主剖面C、基面D、进给平面正确答案:C9、连续钻削几个相同直径的孔可视为一个( )。
A、工步B、安装C、工序D、工位正确答案:A10、用硬质合金刀具告诉切削时,一般( )。
A、不用切削液B、用少量切削液C、用低浓度乳化液D、用切削油正确答案:A11、选择加工表面的设计基准为定位基准的原则称为( )原则。
A、自为基准B、基准重合C、基准统一D、互为基准正确答案:B12、在机床上用三爪卡盘装夹工件外圆车内孔,加工后发现孔与外圆不同轴,可能的原因是( )。
A、三爪卡盘装夹面与主轴回转线不同轴B、车床主轴径向跳动C、刀尖与主轴回转线不等高D、车床纵向导轨与主轴回转线不平行正确答案:A13、通过切削刃选定点的基面是( )。
机械加工方法与装备一、填空题1. 实现切削加工的基本运动是______ ____ _和______ ______。
2. 机床型号中必须包含机床的_______代号、_______代号、_______代号和____ ___代号。
3. 目前在切削加工中最常用的刀具材料是 ____ _和____ __ __。
4. 切削用量一般包括 ____ __、 ____ __和_____ ___。
5. 车削加工中,影响切削层宽度的因素有 ____ _和____ __ __。
二、选择题1.在外圆磨床上磨削工件外圆面时,其主运动是()。
A砂轮回转运动 B工件回转运动 C砂轮直线运动 D 工件直线运动2.在立式钻床上钻孔,其主运动和进给运动()。
GAGGAGAGGAFFFFAFAFA均由工件来完成 B均由刀具来完成 C分别由工件和刀具来完成 D 分别由刀具和工件来完成3. 背吃刀量是指主切削刃与工件切削表面的接触长度()。
A 在切削平面的法线方向上测量的值 B在正交平面的法线方向上测量的值C在基面上的投影值 D在主运动和进给运动方向所组成平面的法线方向上测量的值4.普通车床的主参数是()。
A 车床最大轮廓尺寸B 主轴与尾座之间最大距离C 主轴中心高D 床身上工件最大回转直径5. 确定刀具标注角度的参考系选用的三个主要基准平面是()。
A 切削平面、已加工平面和待加工平面B 前刀面、主后刀面和副后刀面C 基面、切削平面和正交平面(主剖面)D 基面、进给GAGGAGAGGAFFFFAFAF平面和法平面6. 通过切削刃上选定点,垂直于主运动方向的平面称为()。
A 切削平面B 进给平面C 基面 D主剖面7. 刃倾角是在切削平面内测量的主切削刃与()之间的夹角。
A 切削平面 B基面C 主运动方向 D进给方向8. 刀具在基面内测量的角度有()。
A 前角和后角B 主偏角和副偏角C 刃倾角D 副后角9. 在正交平面内测量的角度有()。
A 前角和后角B 主偏角和副偏角C 副后角D 刃倾角10. 车外圆时若刀尖低于工件轴线,其工作角度与标注角GAGGAGAGGAFFFFAFAF度相比将会()。
切削用量对切削力的影响比较Prepared on 22 November 2020切削用量对切削力的影响比较(陕西理工学院机械工程学院)摘要:通过分析切削力单因素实验,探讨切削用量对切削力的影响规律;同时讨论刀具几何参数对切削力的影响,得出一般结论;进而对比说明精密切削切削力的特殊规律。
关键词:切削变形;切削力;刀具;精密切削;规律1.引言金属机械加工过程中,产生的切削力直接影响工件的粗糙度和加工精度,同时也是确定切削用量的基本参数。
所以掌握切削用量对切削力的影响规律也显得重要。
本文从一般切削和精密切削两个方面对切削用量对切削力的影响规律做初步探讨。
2.金属切削加工机理金属切削加工是机械制造业中最基本的加工方法之一。
金属切削加工是指在金属切削机床上使用金属切削刀具从工件表面上切除多余金属,从而获得在形状、尺寸精度及表面质量等方面都符合预定要求的加工。
切削加工原理利用刀具与工件之间的相对运动,在材料表面产生剪切变形、摩擦挤压和滑移变形,进而形成切屑。
切削变形根据金属切削实验中切削层的变形,如图1-2,可以将切削刃作用部位的切削层划分为3个变形区。
第Ⅰ变形区:剪切滑移区。
该变]3[形区包括三个过程,分别是切削层弹 性变形、塑性变形、成为切屑。
第Ⅱ变形区:前刀面挤压摩擦区。
该变形区的金属层受到高温高压作用, 使靠近刀具前面处的金属纤维化。
第Ⅲ变形区:后刀面挤压摩擦区。
该变形区造成工件表层金属纤维化与 图1-2切削层的变形区加工硬化,并产生残余应力。
3.切削力切削力是指切削过程中作用在刀具或工件上的力,它是工件材料抵抗刀具切削所产生的阻力。
切削力来源根据切削变形的不同,切削过程中刀具会受到三种力的作用,即: (1)克服切削层弹性变形的抗力 (2)克服切削层塑性变形的抗力(3)克服切屑对刀具前面、工件对刀具后面的摩擦力切削力的合成与分解图2-2切削力合力和分力图2-2为车削外圆时切削力的合力与分力示意图。
切削三要素对切削力的影响有何不同金属切削的原理研究金属切削加工过程中刀具与工件之间相互作用和各自的变化规律的一门学科。
在设计机床和刀具、制订机器零件的切削工艺及其定额、合理地使用刀具和机床以及控制切削过程时,都要利用金属切削原理的研究成果,使机器零件的加工达到经济、优质和高效率的目的。
《金属切削原理与刀具》主要有以下内容:一 刀具材料与切削加工基本知识1课题一 刀具材料的选用1课题二 切削运动和切削用量6课题三 刀具的组成及其主要角度10课题四 常用车刀的绘制及刃磨15课题五 车刀的工作角度18二 金属切削加工中的主要现象及规律23课题一 切削中的变形23课题二 切屑的种类及断屑26课题三 积屑瘤30课题四 加工硬化34课题五 切削力与切削热37课题六 刀具磨损与刀具耐用度41三 金属切削加工质量及刀具几何参数的选择46课题一 工件材料的切削加工性46课题二 已加工表面质量50课题三 刀具几何参数的合理选择54四 车刀59课题一 机械夹固式车刀及其使用60课题二 径向成形车刀67五 孔加工刀具73课题一 标准麻花钻74课题二 标准麻花钻的修磨与群钻77课题三 深孔加工刀具与铰刀80六 铣刀86课题一 铣刀的种类和用途86课题二 铣刀的几何参数和铣削用量90七 螺纹刀具与砂轮96课题一 螺纹刀具96课题二 砂轮的合理选择101八 数控机床用刀具107课题一 数控车床用刀具107课题二 数控铣床用刀具111课题三 数控加工中心用刀具115机械制造基础┇金属切削加工原理金属切削加工是用刀具从工件上切除多余材料,从而获得形状、尺寸精度及表面质量等合乎要求的零件的加工过程。
实现这一切削过程必须具备三个条件:工件与刀具之间要有相对运动,即切削运动;刀具材料必须具备一定的切削性能;刀具必须具有适当的几何参数,即切削角度等。
金属的切削加工过程是通过机床或手持工具来进行切削加工的,其主要方法有车、铣、刨、磨、钻、镗、齿轮加工、划线、锯、锉、刮、研、铰孔、攻螺纹、套螺纹等。
国家职业教育机械制造技术专业教学资源库车削薄壁工件时车刀的几何参数及切削用量选择一、车刀的几何参数选择在薄壁工件的车削过程中,合理的车刀几何角度对车削时切削力的大小,产生的热变形、工件表面的粗糙度值都有较大的影响。
车刀前角的大小,决定着切削变形与车刀锋利程度。
前角大,切削变形和摩擦力减小,切削力减小,使切削变形小,切屑容易流出。
但前角太大,会使车刀的楔角减小,车刀的强度降低,车刀散热差,加快车刀的磨损。
若车刀的后角增大,则可减少后刀面与工件之间的摩擦,切削力也相应减小,工件不易产生热变形。
但后角过大时,车刀的强降低。
总之,在车削薄壁工件时,要求刀柄的刚度要求高,车刀的修光刃不易过长(一般取O.2~O.3mm),刃口要锋利。
在车刀的角度选取方面遵循以下原则:1、选用较大的主偏角,增大主偏角可减小主切削刃参加工作的长度,并有利于减小径向切削分力。
2、适当增大副偏角,可以减少副切削刃与工件之间的摩擦,从而减少切削热,有利于减小工件热变形。
3、前角适当增大,应尽量使车刀锋利,切削轻快,排屑顺畅,促使减小切削力和切削热。
4、刀尖圆弧半径要小。
车刀的几何参数可参考下列要求:1、外圆精车刀。
Κr = 90°~93°,Κ′r = 15°,a o = 14°~16°,a o1= 15°,γ0适当增大。
2、内孔精车刀。
Κr = 88°~90°,Κ′r = 10°~15°,γ0 = 10°~15°,a o = 14°~16°,a o1= 6°~8°,λs= 5°~6°。
二、切削用量的选择薄壁工件刚度低、易变形,在车削加工过程中切削用量的选择对加工质量影响很大,如果背吃刀量和进给量增大,则切削力增大,工件变形也增大,对加工质量不利。
如果减小背吃刀量,增大进给量,工件的表面残余面积增大,表面粗糙值加大,对加工质量也不利。
车削加工工艺参数对切削力的影响-标准化文件发布号:(9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII基于DEFORM3D的车削有限元模拟摘要:本文在建立了车削三维有限元模型基础上,运用有限元法对45钢的车削过程中切削用量对切削力影响进行了模拟,并对结果进行了分析讨论。
该模拟对现实工程应用有较大的作用。
关键字:车削模拟 DEFORM3D1 引言金属零件的加工方式可分为塑性加工、热成形或压力成形加工、机械加工、高能加工、电及化学加工等几大类。
在上述各种加工方法中,在机械制造过程所占比重最大的是机械加工中的切削加工和磨削加工;而车削加工作为切削加工中应用最广泛的加工形式,其加工过程中的工艺参数一直成为研究的对象。
本文利用STFC公司的DEFORM3D软件对车削过程进行模拟,并分析了不同的切削用量对切削力的影响。
1.1 车削加工过程中切削力的来源与分解1.1.1 切削力的来源刀具总切削力是刀具上所有参与切削的各切削部分所产生的总切削力的合力。
而一个切削部分的总切削力F是一个切削部分切削工件时所产生的全部切削力。
它来源于两个方面:三个变形区(剪切区、摩擦区、挤压区)内产生的弹、塑性变形抗力和切屑、工件与刀具之间的摩擦力。
切削时金属的塑性变形如图1所示,其中第Ⅰ变形区为剪切区,第Ⅱ变形区为摩擦区,第Ⅲ变形区为挤压区。
图1 切削时金属的塑性变形1.1.2 总切削力的几何分力刀具切削部分的总切削力是个大小、方向不易测量的力。
为方便分析,常将总切削力沿选定轴系作矢量分解来推导出各分力,即总切削力的几何分力。
图2 外圆车削时力的分解F。
(1) 切削力CF是F在主运动方向上的正投影。
在各分力中它最大,要消耗机床功率的C95%以上。
它是计算机床功率和主传动系统零件强度和刚度的主要依据。
(2) 进给力F。
fF是F在进给运动方向上的正投影,是设计或校核进给系统零件强度和刚f度的依据。
F(3) 背向力pF是F在垂直于工作平面上的分力。
背向力不做功,具有将工件顶弯的趋p势,并引起振动,从而影响工件加工质量。
用增大车刀主偏角的方法可以减小F。
pF与各分力之间的关系为:F=1.2 切削热和切削温度1.2.1 切削热的来源切削过程中所消耗的切削功绝大部分转变为切削热。
切削热的主要来源是切削层材料的弹塑性变形(Q(变形)),以及切屑与刀具前面之间的摩擦(Q(前摩))、工件与刀具后面之间的摩擦(Q(后摩))。
因而三个变形区也是产生切削热的三个热源区。
1.2.2 切削热的传散切削热通过切屑、工件、刀具和周围介质(如空气、切屑液)等传散。
各部分传散的比例随切削条件的改变而不同。
据热力学平衡原理,产生的热量和传散出去的热量应相等,即Q(变形)+ Q(前摩)+ Q(后摩)= Q(屑)+ Q(工)+ Q(刀)+ Q(介)切削热产生与传散的综合结果影响着切削区域的温度。
过高的温度不仅使工件产生热变形,影响加工精度,还影响刀具的寿命。
因此,在切削加工中应采取措施,较少切削热的产生,改善散热条件以减少高温对刀具和工件的不良影响。
2 DEFORM3D车削模拟2.1 DEFORM软件简介DEFORM软件是一套基于工艺模拟系统的有限元系统(FEM),专门设计用于分析各种金属成形过程中的三维(3D)流动,提供极有价值工艺分析数据,及有关成形过程中的材料和温度流动。
典型的DEFORM应用包括锻造、挤压、镦头、轧制,自由锻、弯曲和其他成形加工手段。
DEFORM由美国SFTC公司研发成功,它的理论基础是经过修订的拉格朗日定理,属于刚塑性有限元法,其材料模型包括刚性材料模型、塑性材料模型、多孔材料模型和弹性材料模型。
2.2 车削模拟参数设置2.2.1 工件材料属性定义在此次模拟过程中,工件材料选用45钢,泊松比为0.3。
表1 45钢的弹性模量图3 45钢弹性模量—温度曲线表2 20℃时45钢的流变应力图4 20℃45钢的流变应力曲线由于流变应力是关于应变、温度、应变率的函数,因此45钢在20℃时的流变应力曲线只是其关于应变以及应变率的函数,DEFORM中关于45钢的流变应力—温度曲线描述温度范围为:20℃、100℃、300℃、500℃、700℃、900℃以及1200℃。
2.2.2 车削模拟参数设置1.打开DEFORM3D,选用Machining[cutting]模块,单击进入,文件名定义为Turing1,单位使用国际单位制(SI)。
2.Machining type选取turning后定义切削用量的参数。
在此次模拟过程中,背吃刀量(depth of cut)依次选取0.2mm、0.4mm及0.6mm;进给量依次选取0.2mm/r、0.4mm/r及0.6mm/r;切削速度依次选取为7.85m/min和16.485m/min。
3.车削过程中环境温度设置为20℃;热对流系数为0.02 N/sec/mm/c;刀具与工件间的摩擦类型选择剪切摩擦,摩擦系数设置为0.6;工件与刀具间的热传导系数为45N/sec/mm/c。
4.刀具选择DEFORM3D中自带CNMA432型车刀,刀架选择DCKNL型刀架。
车刀主偏角为45°,前角为12°,刃倾角为-5°,刀尖圆弧半径为0.8mm。
5.车刀网格数目为35000,网格极限尺寸比为1:4;车刀的所有面与空气均存在热交换。
图5 车刀的网格模型6.为节省计算时间,工件选取30°圆弧截面,网格极限尺寸比为1:7,被切削部分网格局部细化,最小网格的尺寸约为进给量的5%。
图6 工件的网格模型7.工件材料选择为45钢,左右端面及底面的自由度为0;外圆面与已加工端面为热交换面。
8.计算步数设置为500步,计算数据每25步保存一次,切削角度为30°;迭代类型使用拉格朗日迭代法则。
9.刀具磨损准则使用usui 模型,具体表示形式如下式所示:/w b T apVe dt -=⎰式中:p —接触压强V —相对速率T —接触温度(绝对温度)a ,b —试验标准系数此次模拟过程中,510,855a b -==。
10.检验数据正确后,生成data 文件,进行计算。
2.3 切削用量对切削力的影响2.3.1 切削力的几何分力之间的关系以ap=0.2mm 、f=0.4mm/r 以及v=7.85m/min 为例,观察切削力C F 、进给力f F 、背向力p F 以及总切削力F 的曲线。
图7 C F 、f F 、p F 以及F 与车刀行程的曲线观察图7,我们发现在车削过程中,切削力的大小逐渐由零增加至相对稳定值的,并且在车削即将结束时,切削力的大小又是由稳定值逐渐减小;在切削力的三个几何分力中,切削力C F 最大,且远大于进给力f F 以及背向力p F ,而背向力p F 又远大于进给力f F ,总切削力F 大小与切削力C F 相近。
2.3.2 背吃刀量ap 对切削力的影响保持进给量f=0.4mm/r,进给速度v=7.85m/min 不变,分别模拟背吃刀量ap=0.2mm 、ap=0.4mm 以及ap=0.6mm 情况下的车削过程,观察切削力C F 、进给力f F 、背向力p F 以及总切削力F 的曲线。
处理DEFORM 软件后处理中关于切削力的相关数据,ap 对切削力C F 、进给力f F 、背向力p F 以及总切削力F 的影响如图所示:图8 ap 对进给力f F 的影响F的影响图9 ap对切削力CF的影响图10 ap对背向力p图11 ap 对总切削力F 的影响到达平稳状态时不同ap 情况下切削力C F 、进给力f F 、背向力p F 以及总切削力F 的大小如表3所示:表3 ap 对切削力的影响表4 ap 增量切削力增量的关系图12 平稳状态时切削力—行程关系观察表3、表4以及图12,我们发现背吃刀量ap 增加100%,切削力C F 也增大100%,而进给力f F 增大约150%,背向力p F 增大约60%,总切削力F 增加90%左右,因此背吃刀量对总切削力的三个几何分力的影响程度是不尽相同的。
2.3.3 进给量f 对切削力的影响由于主切削力的三个几何分量中切削力的比重远大于背向力和进给力,因此在讨论进给量f 与切削速度v 对主切削力的影响时,我们仅仅讨论其对切削力C F 的影响。
图13 f对切削力的影响观察图13,我们可以发现,随着进给量f的增加,切削力也随之增加。
比较相对稳定状态时的切削力大小,表5 f增量与切削量增量的关系观察表5,我们发现进给量每增加100%,主切削力增加约85%,这表明相比于背吃刀量ap而言,进给量f对于主切削力的影响相对要小一点。
2.3.4 进给速度v对切削力的影响F 图14为进给速度分别为7.85m/min、16.485m/min两种情况下主切削力C 的变化趋势。
图14 v对主切削力的影响F的观察图14,我们发现处于低速切削状态时的进给速度v对主切削力C影响较小。
其相对值如表6所示:表6 切削速度的增量与主切削力的增量关系由表6可以看出,进给速度v对切削力的影响较小。
2.4 DEFORM3D车削模拟结果的可靠性分析2.4.1 计算切削力的经验公式通过大量实验,由测力仪测得切削力后,所得数据用数学方法进行处理,即可得出计算切削力的经验公式。
用指数公式计算切削力,在金属切削中得到广泛应用,常用指数公式形式如下:F F F c ccc c F F F p p p p p F F F ffff fx y n c F pF x y n p F p F x y n f F pF F C a f v K F C a fvK F C a f vK ===式中:c p f F F F C C C 、、—取决于被加工金属和切削条件的系数p fc c c p p f f F F F F F F F F F x y n x y n x y n 、、、、、、、、—p a f v 、、的指数c p f F F F K K K 、、—修正系数此次模拟工件材料为结构钢,车刀为硬质合金刀,查询手册有,各系数如表5所示:表7 公式中的系数及指数表8 公式中的修正系数由表8可以求得,修正系数为:1110.930.93110.8510.85c p f F F F K K K =⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯==11 1.250.82=1.0252.4.2 DEFORM3D 模拟结果与经验公式误差比较表9 仿真结果与经验公式误差比较由表9可以看出,deform3d 的模拟结果与经验公式吻合较好,应用于实际工程的可靠性较高。
3. 结论1. 车削过程中,主切削力的三个几何分力逐渐由零到达相对平稳状态,且相对平稳状态存在振荡现象,在现实加工过程中这一现象是由背向力p F 导致的工件振动引起的;而在DEFORM3D 中由于无法模拟振动过程,而同样出现切削力的振荡现象,这应当是由于软件在模拟过程中,由于工件时通过网格的节点来传递作用力的,而刀具在切削的过程中接触到刀具的节点是不断变化的,这就导致了切削力的振荡现象。