基于ABAQUS高速切削Ti-6A1-4V切削状态的有限元仿真.pdf

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1、第2期组合机床与自动化加工技术NO．22013年2月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueFeb．2013文章编号：1001—2265(2013)02—0047—03基于ABAQUS高速切削Ti一6A1-4V切削状态的有限元仿真木冯吉路，姜增辉(沈阳理工大学机械工程学院，沈阳110159)摘要：文章基于Abaqus／Explicit的Johnson—Cook材料模型以及断裂准则模拟高速正交切削Ti．6AI．4V，仿真分析了切削速度、切削深度、刀具前角变化时对平均切削力以及锯齿状切屑形态的影响。研究结果

2、表明：切屑锯齿化程度和齿距随切削速度和切削深度的增加而增大，随前角的增加而减小。平均切削力在切削速度为60m／min一180m／min时趋于平稳，随切削深度增加而增大，随前角增大而减小。关键词：锯齿形切屑；高速切削；切削力中图分类号：TH122文献标识码：AFeSimulationofCuttingStatuswhenHighSpeedMachiningtheTi-6Al-4VBasedonAbaqusFENGJi．1u。JIANGZeng．hui(SchoolofMechanicalEngineering，ShenyangLigongUniversity，Sh

3、enyang110159，China)Abstract：Ahighspeedo~hogonalcuttingTi一6A14VofJohnson-Cookmaterialsmodelandfracturecri·terionwasestablishedbyAbaqus／Exp1icit．Theinfluenceofcuttingspeed，cuttingdepth，toolrakeangelontheaveragecuttingforceandthechipmorphologywasdiscussedrespectively．Theinvestigationind

4、i·catethatserrateddegreeofchipsandteethspacewasincreasedwhenincreasingcuttingspeedandcuttingdepth，whiletoolrakeangelisjusttheopposite．Andtheaveragecuttingforcewassteadiedduringthecuttingspeedcomingupto60m／min-180m／min，itwasincreasedwiththeincreaseofcuttingdepth，cut-tingforcedecreased

5、withtheincreaseoftoolrakeange1．Keywords：serratedchips；highspeedmachining；cuttingforce型，并运用建立的有限元模型对锯齿形切屑形成过0引言程中切削力和切屑形态进行仿真分析。金属材料在高速切削时一般会产生锯齿形切1Ti-6AI-4V二维切削有限元建模屑。在低速度切削条件下，锯齿形切屑常见于导热系数较低的难加工材料，如钛合金¨、镍基合金、高1．1几何模型强度钢等。在高速切削加工中，钛合金Ti-6A1-4V采用YG8刀具切削钛合金Ti．6Al4V的二维正必然会发生绝热剪切，并产生锯齿形切

6、屑进而影响交切削模型如图1所示，其中刀具前角为8。，后角为切削加工，主要体现在锯齿形切屑导致切削力导频l0。，刀具被定义为刚体，限制其y方向的自由度，在周期波动，加剧刀具的磨损以及被加工表面质参考点处施加向左方向的速度。工件尺寸为5mm×量的降低。因此，研究锯齿形切屑形成过程中切1．2mm，工件为稳定性较好的简化积分四节点温度位削力以及切屑形态随切削参数和刀具前角的变化规移耦合减缩单元，工件侧边和底边被约束，且工件和律具有十分重要的意义。刀具的边界温度为室温。目前，对于高速切削锯齿形切屑形成的研究主1．2材料本构模型要集中于理论计算和有限元模拟两个方面。本文基切

7、削加工中塑性变形区的流动应力的大小与应于Abaqus／Explicit建立了钛合金正交切削有限元模变、应变率、切削区的温度以及材料的微观特性有收稿13期：2012—08—30基金项目：国家重大科技专项(2012ZX04003—061)作者简介：冯吉路(1988一)，男，天津人，沈阳理工大学机械工程学院硕士研究生，主要研究方向为高速切削技术，(E—mail)fengjilu123@·48·组合机床与自动化加工技术第2期关。在对比诸多热黏塑本构方程后，由于Johnson—具强度，设计机床零件，确定机床功率的依据，垂直Cook模型能够较好地反映加工过程中的热软化效应切

8、削力直接影响工件的加工精