Deform基于有限元分析的刀具刃形优化(4)

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在刃形优化的研究中，一般采用两种方式，一是数学实验法，二是有限元分析法。①数学实验法，即通过数学实验的方法进行模拟研究，杨钧，张武使用集合差分法，分析斜角切削刀具刃口的曲率半径，讨论与实际钝边半径和曲率半径以及刀刃倾角的关系趋势，并通过实例证明了钝边半径和刀倾角的关系。②有限元分析法，有限元方法是使用有限元方法来分析静态或动态的物理对象或物理系统。有限元仿真，在一般情况下，有三个关键技术：材料的本构模型，界面摩擦模型，网格自适应网格。有限元分析是将物体或者物理系统分为有限元域互连子域进行分析，每个单元被假定为一个近似合适的小单元体，更加容易的完成复杂的物理系统的分析，将复杂的问题简单化，从而更容易的得到结论。1940年, 最早研究金属切削机理的是 Mer -chant, Piispanen, Lee and Shaffer 等人, 他们建立了一个金属切削剪切角模型，剪切角和前角之间的对应关系，并确定从1960年以后，大批学者已经开始切割摩擦，高应变率硬化和切削的工件加工精度的金属切割模型的温度，考虑到帐户内，使得金属切削仿真结果与实际测量数据更接近提高人们的近年来在金属切削的机制的理解，采用有限元法已成为主要的金属切削过程的仿真工具，和其它传统的方法，极大地提高金属切割1980年的模拟结果的准确性，Lajczok建立的简化模型正交切削，而不考虑芯片的实验得到的从芯片的几何形状和切割力的生活条件。 1982年,Usui, Shirakashi 为了建立稳态的正交切削模型, 首次提出了前角，应力，等芯片的几何形状和流动，并预测工件的应力，应变和温度分布在1984，岩田，谁被认为是工件的材料刚塑性体，刚塑性有限元法模拟切削速度低的使用，低应变率稳定的切削过程，然而，因为他们没有考虑到材料的塑性变形，因此在工件尺寸没有残余应力计算。strenkowski和卡罗尔，谁把工件材料被假定为弹塑性体，对芯片分离标准的分析工具，等效塑性应变的绝热表面的工具和芯片的接触面，在工件和芯片的温度，应力和应变的变化。他们发现芯片分离标准阈值，与切削深度则改为1990，strenkowski和moon等人，正交切削模型的欧拉有限元方法，对工件弹性变形来模拟切屑的形成，得到工件的温度分布，在切屑与刀具。臼井，而第一次低碳钢流动应力假定应变，应变率和温度的函数，使用有限元方法来moon连续切割而产生，而且在工具接触表面，采用库仑摩擦模型的芯片，使用正常的应力，在整个切割过程模拟的摩擦应力和摩擦系数。哈希米等人，利用弹塑性材料的本构关系和临界等效塑性应变准则应用于模拟金属切屑连续和不连续的切屑形成过程。komvopoulos与埃彭贝克正交金属切削通过解析的方法和工具-库仑定律的芯片接触表面的应用，工具和芯片之间一直正常的力和摩擦。源'自-751;文,论`文'网]www.751com.cn

他们还建立了弹塑性金属切削模型，正交切削刀具磨损，芯片和工件的刚性材料在肿瘤残余应力积累影响。在超精密加工，微切削机理的有限元方法的引入也使得人们有更透彻的了解和知识of.1987年，岩田等。使用超精密切割设备和金刚石刀具切削无氧铜（无氧铜），切割力和工件measurementThe的温度值。在1989年，森胁等人。通过超精密切削刀具和工件的变形热效应的理论和实验分析，也分析了加工表面的完整性，但他们不考虑加工表面残余应力。 1991年，卢卡等。一系列的切割试验，切削深度从0025毫米15L米，他们用无氧铜为切割对象，研究了切屑的形成，滑动工具接片上，刀具在工件上的犁地效应。一项研究发现，只有当切削深度为2L小于m应考虑切削刃半径的影响于1993年，森胁等春耕力。使用硬质塑料有限元法模拟无氧铜的微切削过程中，调查在刀具和工件的温度分布情况。近年来，台湾科技大学，开发区金林，罗鹏船舶等。切割产生的热量超精密切削过程中的切削力和工件的变形和切削速度对切削力和残余应力的影响。通过研究发现，在工件材料的应力变形，应变，应变率和温度应力对材料流动，温度的影响过程中，影响是最大的。甲特定切割在切割过程中产生的热量可以减少残余应力，使工件的加工表面的变形减小。如果我们不考虑切削热的影响，切割工件的速度是残余应力。增加切割速度的增加，工件表面的残余应力和变形的效果。金，李，胡KugWeon孝哲仙等将无氧铜作为研究对象，采用有限元法研究尖端钝超精密切削过程中切削热，圆的半径的残余应力的影响规律，切削力。切削刃半径的影响，所以在微切削过程可以分析的切削深度和切削刃钝圆半径的大小在同一数量级，则有/尺寸效应（尺寸效应）0，即在这个时候，径向切削力大于主切削力，这点和常见的切割不同。他们认为，在1993年，前川和MAED的首次建立了三维模型的金属切削工件材料的弹塑性，温度和应变率效应，应力刀具 - 切屑之间的摩擦和磨损工具等方面，分析的异同之间的主切削刃和侧切削刃的工件效果。笹原等，考虑几何非线性条件下的工件材料，建立了三维有限元模型，金属切削，切削应力和应变的变化和预测芯片的流动方向of.Ueda和人处理安倍等。应用刚塑性有限元的立体切割模型的建立方法芯片和工件，切割速度非常低，不考虑切削热应力，应变率效应对流动条件下，模拟碳钢芯片的形成过程。拉格朗日公式在1998年，台湾大学的科学和技术区青莲等。应用大变形有限元理论和更新来形容斜切割工艺。这些菌株的几何位置条件和设备结合来描述的芯片分离过程的能量密度。建立大变形热 - 沿不同的方向的热传导的弹塑性三维模型的斜切不同。工件材料中使用的碳素钢（低碳钢），为了更准确地反映材料的变形过程的流变应力应变，应变率和温度的函数。切屑形成过程中，温度，应变能密度，芯片流动角的影响，切削力和切削能源和其他问题，各种因素对加工表面的完整性，通过仿真分析进行了研究（残余应力，应变和温度场分布，2002年）。CR刘F.Meslin PJ Arrazola，，YB郭等人研究还模拟的3D金属切削过程中，二维金属切削仿真和三维切割模型的建立分别。他们采用自适应网格重新划分网格算法（自适应remeshingalgorithm）所产生的刀具 - 切屑接触本地单元，温度场分析解决大变形问题，冯·米塞斯在切割工件和刀具的应力分布的过程中，成功地模拟芯片形成过程。由于网格自适应网格算法需要的初始形状事先假设的芯片，可避免在计算过程中的衔接问题，但对于其准确性仿真结果将产生一定的影响。