高速切削高温合金的有限元分析
高速切削加工这门技术是机械加工中的一个比较特殊的技术，常规切削当中一些困扰我们的问题都能够通过这个加速切削加工得到很好的解决，具有低消耗、高效率和能够加工出优质的零件等优点。有着十分强大的生命力和非常广阔的前景。为了很好的研究高速切削这门技术，本文通过研究刀具的前角、加工过程中所需要的切削力以及切削温度进行研究来分析高速切削的过程中切屑和加工参数之间的关系。本文利用了有限元软件AdvantEdge建立有限元模型，仿真出高速切削高温合金GH4169的时候切屑产生过程，然后通过改动刀具的前角、切削时的速度以及切削工件的厚度来研究对切屑形态和切削力的影响。通过模拟结果可以知道切屑的温度随着切削速度越大温度越高，切削过程中所需的切削力随着刀具前角的变大、切削速度的提升及切削厚度的减小而减小。关键词 高速切削,锯齿形切屑,有限元分析,切削力
目 录
1 引言 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究意义 2
1.3 国内外研究现状 3
1.4 本课题主要工作 5
2 仿真方案 5
2.1 AdvantEdge软件介绍 6
2.2 工件材料及切削用量的确定 6
2.3 刀具材料和道具几何角度的确定 7
2.4 其他参数的确定 7
3 AdvantEdge有限元模型 7
3.1 新建工件文件名和标题 7
3.2 设置工件参数 8
3.3 刀具的选择 9
3.4 刀具材料的选择 10
3.5 加工参数设置 11
3.6 工件网格控制 12
3.7 设置完成开始运行获得参数 12
4 获得仿真结果并进行分析 13
4.1 不同刀具前角对切削温度和切削力的影响分析 13
4.2 不同切削速度对切削温度和切削力的影响分析 17
4.3 不同切削深度对切削温度和切削力的影响分析 20
4.4 网格划分数量对于分析结果的影响 23
结论 25
致谢 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
26
参考文献 27
1 绪论
1.1 研究背景
高速切削加工技术是利用了切削工具去切除工件不需要的那部分金属材料，从而获得满足人们产品设计需求的产品的一种机械式的加工方法。这个加工的技术不单单可以提升我们工厂生产产品的效率，还可以提升产品的质量品质以及减轻生产和运营的成本。这些优点让这种技术得到了很多的应用。虽然现代技术日益发展，有了很多新的方法，但是切削加工依然是我们机械加工零件里最简单也是最基本的加工方法。随着我们现代文明的不断进步，特别是改革开放以来我们国家的航空航天制造、交通等制造业的高速发展，我们对于机械零件的技术要求越来越严格，因此怎么样提升产品质量，提高机械加工效率和降低生产成本成为我们越来越关心地问题。正是有了这样的需求，高速切削加工被人们给研究出来了，高速切削加工具有切除效率高、切削力较低、受热产生的变形少和加工零件时表面质量优等优点。所以高速切削技术被称作我们现如今的一场机械制造业方面的技术突破。
高速切削加工这个技术最早的时候是由德国的物理学家Carl.J.Salomon在一九三一年提出来的，自从他提出来之后引起了世界上大部分科学家的认同，而且这项技术还变成了当时的着重研究方向。经过了几十年的不断发展现在高速切削技术已经在工业发达的国家得到了很广泛的引用，并且成为了切削加工中的不能缺少的一种加工技术。高速切削技术是属于二十一世纪的优秀的机械加工制造技术，因为现在机床能够很好的满足人们日常生产零件的需求，所以高速切削技术也拥有了十分良好的发展前景。高速切削技术对于一般人来说还是比较复杂的，它不仅涉及了产品的弹塑性变形和切削过程中产生的很高的温度，而且还会使产品产生不可预知的错误。所以高速切削技术至今还有很多的问题没有得到很好的解决办法，过去所研究出来的方法已经被人们给广泛的使用了，但由于现实中金属切削的过程是比较复杂的，进行了大量的实验之后所得出的数据转换成函数关系后还要进行大量的简化，这样的话对研究总会产生一定量的误差，这样就影响了金属切削过程中的分析和研究。但是因为近些年来计算机应用的越来越多了，有限元分析很快就被应用盗了金属切削的模拟仿真里面，这样可以更加方便的来研究高速切削过程中切屑的形成、切削力、温度的变化和残余应力分布等。
有限元分析的方法对比于其他技术而言具有很多的优势，以前所用的分析方法费时费力，如果实验所需要的材料是一些贵金属的话成本相比而言会高上很多，而且还不一定能得出十分完美的数据，并且像切削力、切削温度、应力等参数不能够准确的得出。但是如果使用了有限元分析的方法就会很大程度上优化这我们所面临的这个困难，在有限元分析模拟的过程当中我们可以不断的变换参数，不断地调试模型使其更加接近实际参数，从而获得比较正确的模型，这样就更加方便的对高速切削高温合金进行研究，使其实验得出的结果更加具有可信度。然后可以改变不同的参数继续实验，这样就可以有效的减少了我们的任务量。运用这一方法对金属切削过程进行研究具有重大的意义。
1.2 研究意义
本文是研究高速切削高温合金这一个课题，要使用金属切削有限元仿真软件AdvantEdge仿真高速切削高温合金切屑形成过程进行模拟切削。本文采用的是GH4169属于镍基合金，在航天航空领域有着广泛的应用。能够在600℃至1000℃的高温氧化环境和腐蚀性强的环境下工作，在高温的工作环境下依旧能够保持良好的物理特性，具有良好的热学性能、稳定性和抗疲劳性能。常用于航空涡轮发动机、飞行器和火箭发动机当中，是高温合金应用中的典型合金。但是GH4169的切削加工性能差，是个典型的难加工的材料，应用广泛但是加工性能较差，所以迫切的需要解决这一难题。在各种各样的难以加工的材料当中镍基高温合金属于最难加工的里面的一种。此类的合金具有硬质点较多、导热性能差、高温强度高等特点，比较难以进行切削加工。切削加工高温合金有以下特点：切削加工性差、切削产生变形大、加工容易硬化、所需的切削力大切削温度要求高、刀具特别容易损耗和加工表面得不到良好的保证等。
目 录
1 引言 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究意义 2
1.3 国内外研究现状 3
1.4 本课题主要工作 5
2 仿真方案 5
2.1 AdvantEdge软件介绍 6
2.2 工件材料及切削用量的确定 6
2.3 刀具材料和道具几何角度的确定 7
2.4 其他参数的确定 7
3 AdvantEdge有限元模型 7
3.1 新建工件文件名和标题 7
3.2 设置工件参数 8
3.3 刀具的选择 9
3.4 刀具材料的选择 10
3.5 加工参数设置 11
3.6 工件网格控制 12
3.7 设置完成开始运行获得参数 12
4 获得仿真结果并进行分析 13
4.1 不同刀具前角对切削温度和切削力的影响分析 13
4.2 不同切削速度对切削温度和切削力的影响分析 17
4.3 不同切削深度对切削温度和切削力的影响分析 20
4.4 网格划分数量对于分析结果的影响 23
结论 25
致谢 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
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参考文献 27
1 绪论
1.1 研究背景
高速切削加工技术是利用了切削工具去切除工件不需要的那部分金属材料，从而获得满足人们产品设计需求的产品的一种机械式的加工方法。这个加工的技术不单单可以提升我们工厂生产产品的效率，还可以提升产品的质量品质以及减轻生产和运营的成本。这些优点让这种技术得到了很多的应用。虽然现代技术日益发展，有了很多新的方法，但是切削加工依然是我们机械加工零件里最简单也是最基本的加工方法。随着我们现代文明的不断进步，特别是改革开放以来我们国家的航空航天制造、交通等制造业的高速发展，我们对于机械零件的技术要求越来越严格，因此怎么样提升产品质量，提高机械加工效率和降低生产成本成为我们越来越关心地问题。正是有了这样的需求，高速切削加工被人们给研究出来了，高速切削加工具有切除效率高、切削力较低、受热产生的变形少和加工零件时表面质量优等优点。所以高速切削技术被称作我们现如今的一场机械制造业方面的技术突破。
高速切削加工这个技术最早的时候是由德国的物理学家Carl.J.Salomon在一九三一年提出来的，自从他提出来之后引起了世界上大部分科学家的认同，而且这项技术还变成了当时的着重研究方向。经过了几十年的不断发展现在高速切削技术已经在工业发达的国家得到了很广泛的引用，并且成为了切削加工中的不能缺少的一种加工技术。高速切削技术是属于二十一世纪的优秀的机械加工制造技术，因为现在机床能够很好的满足人们日常生产零件的需求，所以高速切削技术也拥有了十分良好的发展前景。高速切削技术对于一般人来说还是比较复杂的，它不仅涉及了产品的弹塑性变形和切削过程中产生的很高的温度，而且还会使产品产生不可预知的错误。所以高速切削技术至今还有很多的问题没有得到很好的解决办法，过去所研究出来的方法已经被人们给广泛的使用了，但由于现实中金属切削的过程是比较复杂的，进行了大量的实验之后所得出的数据转换成函数关系后还要进行大量的简化，这样的话对研究总会产生一定量的误差，这样就影响了金属切削过程中的分析和研究。但是因为近些年来计算机应用的越来越多了，有限元分析很快就被应用盗了金属切削的模拟仿真里面，这样可以更加方便的来研究高速切削过程中切屑的形成、切削力、温度的变化和残余应力分布等。
有限元分析的方法对比于其他技术而言具有很多的优势，以前所用的分析方法费时费力，如果实验所需要的材料是一些贵金属的话成本相比而言会高上很多，而且还不一定能得出十分完美的数据，并且像切削力、切削温度、应力等参数不能够准确的得出。但是如果使用了有限元分析的方法就会很大程度上优化这我们所面临的这个困难，在有限元分析模拟的过程当中我们可以不断的变换参数，不断地调试模型使其更加接近实际参数，从而获得比较正确的模型，这样就更加方便的对高速切削高温合金进行研究，使其实验得出的结果更加具有可信度。然后可以改变不同的参数继续实验，这样就可以有效的减少了我们的任务量。运用这一方法对金属切削过程进行研究具有重大的意义。
1.2 研究意义
本文是研究高速切削高温合金这一个课题，要使用金属切削有限元仿真软件AdvantEdge仿真高速切削高温合金切屑形成过程进行模拟切削。本文采用的是GH4169属于镍基合金，在航天航空领域有着广泛的应用。能够在600℃至1000℃的高温氧化环境和腐蚀性强的环境下工作，在高温的工作环境下依旧能够保持良好的物理特性，具有良好的热学性能、稳定性和抗疲劳性能。常用于航空涡轮发动机、飞行器和火箭发动机当中，是高温合金应用中的典型合金。但是GH4169的切削加工性能差，是个典型的难加工的材料，应用广泛但是加工性能较差，所以迫切的需要解决这一难题。在各种各样的难以加工的材料当中镍基高温合金属于最难加工的里面的一种。此类的合金具有硬质点较多、导热性能差、高温强度高等特点，比较难以进行切削加工。切削加工高温合金有以下特点：切削加工性差、切削产生变形大、加工容易硬化、所需的切削力大切削温度要求高、刀具特别容易损耗和加工表面得不到良好的保证等。
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