表面织构在刀具上的结构设计与分析.pdf

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1、46工具技术表面织构在刀具上的结构设计与分析王雯，于华东，卜铮长春理工大学摘要：基于仿生摩擦学原理，运用有限元分析软件Deform一3D分别对普通成型车刀和具有微结构的车刀进行模拟切削仿真。分别得出正常刀具前刀面和具有微结构刀具前刀面的磨损情况、切削力大小、切削温度及应力应变的分布情况并进行比较分析。并提出微量润滑与微结构双重效应的刀具减磨技术。关键词：Deform一3D；微结构；仿真；减磨；微量润滑中图分类号：TG702；TG712文献标志码：AStructuralDesignandAnalysisofSurfaceTextureonToolWangWen，YuHuadong，BuZh

2、engAbstract：Thisarticleisbasedonbionicprincipleoftribology，theuseoffiniteelementanalysissoftwareDeform一3D，respectively，forordinarymoldingtoolandsimulatedcuttingtoolwithmicrostructuresimulation，obtainedbeforenor-malcutterbladeandtoolrakefacewithmicrostructureandwearconditions，thesizeofthecuttingfo

3、rce，cuttingtempera—tureandthedistributionofstressandstrainandcomparativeanalysis，andtoolantifrictiontechnologywithdoubleeffectsofminimalquantitylubrication(MQL)andsulfaeetextureisproposed．Keywords：Deform一3D；microstmcture；simulation；antifriction1引言2刀具微结构参数化设计高效、精密、清洁化和低能耗的高效绿色制造是经大量实验研究发现，刀具前刀面的切削

4、温度21世纪机械制造业的发展方向，随着数控加工技比后刀面的切削温度高，导致刀具前刀面的氧化磨术的发展与进步，切削加工正在向高速、复合、智损、粘结磨损和扩散磨损较后刀面严重j。所以在能、环保为代表的高性能切削(HighPerformance刀具前刀面上做微结构，从而降低刀具前刀面的磨Cutting，HPC)方向发展⋯。金属切削过程中，刀具损性能。8与工件之间的恶劣摩擦以及切削热的共同作用将引试验选用国内车型的硬质合金(YG15)车刀，车起刀具磨损并降低工件加工质量。能否对难加刀的刀尖半径为0．2mm，车削AL6061。根据金属切傩工材料绿色，高效的切削，直接影响到我国航天，汽削与刀具实用技

5、术手册适当选取试验切削参数，车，船舶，能源等重要部门的发展。如表1所示。随着仿生摩擦学的出现，表面织构技术逐渐发表1切削及刀具重要参数展起来。所谓表面织构，即在摩擦表面上加工出具切削速度进给量有一定尺寸和排列的凹坑或微小沟槽的阵列。国内背吃刀量外学者对微结构在活塞／缸套J、滑动轴承J、刀刃倾角具等机械零部件上都得到了应用，得知微结构具前角后角有改善表面润滑状态和抗摩减磨的作用。Deform一3D是一套基于工艺模拟系统的有限选择合适的表面织构几何参数(深度、直径、面元系统，是分析刀具设计和加工参数对加工性能影积率)可以使织构化表面到达最优的摩擦学性能。响的理想软件之一。该软件能够根据刀具的

6、几何形本试验结合以前的经验，在硬质合金车刀的前刀面状、进给速度、切削速度、切削深度和冷却形式来预上设计出几种微结构。微结构参数如表2所示。i贝4切屑的形成过程、切削力大小、切削温度高低、刀表2三种微结构参数具磨损形式等其他参数J。本文基于Deform一3DVer6．1版本在车削加工仿真中的应用进行初步研究。收稿日期：2013年11月