金屬切削的案例
了解金屬切削加工工藝 提高金屬切削加工技術(shù)
金屬切削是金屬成形工藝中的材料去除加成形方法，在當(dāng)今的機(jī)械制造中仍占有很大的比求。因此加工中心的金屬切削技術(shù)在機(jī)械制造工藝中的應(yīng)用十分廣泛。
金屬切削過(guò)程是工件和刀具相互作用的過(guò)程。任何切削加工都必須具備三個(gè)基本條件：切削工具、工件和切削運(yùn)動(dòng)。刀具從待加工工件上切除多余的金屬,并在控制生產(chǎn)率和成本的前提下，使工件得到符合設(shè)計(jì)和工藝要求的幾何精度、尺寸精度和表面質(zhì)量。為實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程，工件與刀具之間要有相對(duì)運(yùn)動(dòng),即切削運(yùn)動(dòng)。
金屬材料的切削加工有很多分類，常見(jiàn)的分類方法有按照工藝特征、按材料切削除率、加工精度和表面成型。
切削加工的工藝特征取決于切削工具的結(jié)構(gòu)和切削工具與工件之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式。而加工中心常用的加工形式有超精加工、螺紋加工、銑削、鉆削等。
按照被加工坯件的切除量和加工精度，切削加工可分為粗加工、半靜加工、精加工、修飾加工和超精度加工。開(kāi)粗加工是用大的切削深度，經(jīng)一次或少數(shù)幾次走刀，從工件上切去大部分或全部加工余量的加工方法，一般用作預(yù)先加工。半精加工一般作為粗加工與精加工之間的中間工序;精加工是用精細(xì)切削的方式，使加工表面達(dá)到較高的精度和表面質(zhì)量。根據(jù)加工需要的不同來(lái)選擇不同的加工方式。
機(jī)械制造業(yè)的快速發(fā)展，提高了對(duì)金屬切削加工工藝的要求。我國(guó)的金屬切削工藝歷史悠久，但是隨著時(shí)代的發(fā)展，其工藝技術(shù)仍需完善。我國(guó)重工業(yè)技術(shù)起步晚，因此還需要借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，努力提高自身技術(shù)水平，提高工件精度、質(zhì)量，使機(jī)械制造業(yè)更上一個(gè)臺(tái)階。
展開(kāi) ABAQUS在金屬切削方面的實(shí)例
1.概述
金屬切削是研究切削加工過(guò)程中刀具與工件之間相互作用和各自變化規(guī)律的一門學(xué)科。切削是一個(gè)很復(fù)雜的工藝過(guò)程，不但涉及到彈性力學(xué)、塑性力學(xué)、斷裂力學(xué)，還涉及熱力學(xué)，摩擦學(xué)等。切削的質(zhì)量受到刀具形狀，切屑流動(dòng)，溫度分布、熱流和刀具磨損等影響，切削表面的殘余應(yīng)力和殘余應(yīng)變嚴(yán)重影響工件的精度和疲勞壽命。
金屬切削原理的研究已有上百年，研究?jī)?nèi)容涉及了刀具切削材料時(shí)扭矩的測(cè)量（1851年），刀具幾何參數(shù)對(duì)切削力的影響（1864年），切屑行成的解釋（1870- 1940年），切削速度對(duì)刀具壽命的影響（1907年），溫度與切削條件間的關(guān)系（1915-1926年）等。基于這些成果，可以進(jìn)行傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)或解析的方法研究切削機(jī)理，但很難對(duì)其進(jìn)行定量的分析和研究，且研究時(shí)間長(zhǎng)，成本高。計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展使得利用有限元仿真方法來(lái)研究切削加工以及各種參數(shù)之間的關(guān)系成為可能。
近年來(lái)，有限元方法在切削工藝中得到廣泛應(yīng)用，這種方法對(duì)了解切削機(jī)理，提高切削質(zhì)量很有幫助，且研究成本大大降低。ABAQUS作為功能強(qiáng)大的有限元通用軟件，在處理金屬切削這種高度非線性問(wèn)題上體現(xiàn)了其獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)。本文就ABAQUS的金屬make切削一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，以幫助初學(xué)者盡快入門。
2.模型參數(shù)
（1）切削參數(shù)：切削速度5mm/s，切削厚度0.01mm，切削寬度1mm。
（2）模型尺寸參數(shù)：
工件：假定為一個(gè)長(zhǎng)方體，長(zhǎng)1.5mm，寬0.6mm，厚度0.01mm。
刀具：前角10度，后角6度，具體尺寸見(jiàn)圖1。
3.模型建立及設(shè)置
3.1模型建立
本文所用模型比較簡(jiǎn)單，可以直接在ABAQUS的Part模塊進(jìn)行創(chuàng)建，也可以使用其他三維軟件建模并導(dǎo)入ABAQUS。本文采用第一種方法。
展開(kāi) 基于workbench中l(wèi)s-dyna金屬切削仿真分析 ￥39
基于workbench中l(wèi)s-dyna金屬切削仿真分析
金屬加工切削時(shí)ls-dyna的一大應(yīng)用，但是繁瑣的命令方式和關(guān)鍵字，使不少的初學(xué)者望而卻步，而Ansys Workbench集成了ls-dyna之后極大的方便了ANSYS用戶的使用。可以讓熟悉workbench軟件操作界面的從業(yè)者對(duì)于顯示動(dòng)力學(xué)分析使用的更加方便，使ANSYS愛(ài)好者更加靈活的模擬跌落分析、大變形或顯示動(dòng)力學(xué)相關(guān)的實(shí)例，另外對(duì)于專業(yè)的ls-dyna從業(yè)者也可以進(jìn)行模型的前處理和部分邊界條件的設(shè)置，極大的方便了操作過(guò)程（公眾號(hào)：CAE_ANSYS，郵箱fwz0703@163.com）。
本實(shí)例主要講解了金屬切削平面的加工過(guò)程，主要包括以下幾個(gè)方面
1.問(wèn)題描述
刀具以水平運(yùn)動(dòng)，切削金屬，將表面的一層去除，ls-dyna模擬切削金屬的過(guò)程，可以查看其變形和應(yīng)力情況，另外能夠查看其切屑的狀態(tài)
2.材料設(shè)置
切削運(yùn)動(dòng)，考慮刀具為剛性體，工件為塑性體，設(shè)置相應(yīng)的材料和破壞強(qiáng)度
3.模型建立
在Dm中建立相應(yīng)的工件和刀具，進(jìn)行后續(xù)的仿真分析
4.網(wǎng)格劃分
本實(shí)例采用的是4邊形網(wǎng)格劃分，相對(duì)簡(jiǎn)單，需要注意的是工件網(wǎng)格盡可能的加密這樣才能更好的模擬材料去除的特性
5.邊界設(shè)置
設(shè)置刀具為平移運(yùn)動(dòng)，工件固定
6結(jié)果查看
提取相應(yīng)結(jié)果，過(guò)去切削和運(yùn)動(dòng)特性相關(guān)的變形，應(yīng)力等結(jié)果（公眾號(hào)：CAE_ANSYS，郵箱fwz0703@163.com）。
展開(kāi) dyna_focus案例集錦9——dyna金屬切削分析
案例一：三維金屬切削（熱固耦合分析）
溫度云圖
應(yīng)力云圖
案例二：二維金屬切削
案例三：金屬側(cè)壁銑銷模擬
案例四：復(fù)雜路徑銑銷模擬
案例五：鉆削模擬
abaqus 金屬切削任務(wù)的任務(wù)
二維的
設(shè)計(jì)方案及參數(shù)：工件及刀具材料屬性表
材料
[td=13%]
E（Gpa）
[td=8%]
μ
[td=15%]
ρ（kg/m3）
[td=11%]
σs(MPa)
[td=11%]
σb(MPa)
[td=8%]
δs(%)
[td=8%]
ψ(%)
[td=6%]
εmax
工件
[td=8%]
45鋼
[td=13%]
209
[td=8%]
0.269
[td=15%]
7890
[td=11%]
377
[td=11%]
624
[td=8%]
26
[td=8%]
55
[td=6%]
1.6
[td=8%]
A3鋼
[td=13%]
212
[td=8%]
0.288
[td=15%]
7860
[td=11%]
231
[td=11%]
407
[td=8%]
30
[td=8%]
54
[td=6%]
1.8
[td=7%]
刀具
[td=8%]
YT15
[td=13%]
530
[td=8%]
0.300
[td=15%]
11500
[td=11%]
/
[td=11%]
/
[td=8%]
/
[td=8%]
/
[td=6%]
/
設(shè)計(jì)內(nèi)容
1、參與完成金屬切削有限元分析建模的總體論述；
2、建立二維切削加工有限元分析模型；
3、完成二維切削的仿真實(shí)驗(yàn)；
4、對(duì)金屬切削過(guò)程中應(yīng)立場(chǎng)、應(yīng)變場(chǎng)的變化及其規(guī)律進(jìn)行定性分析
展開(kāi) 金屬切削過(guò)程宏觀和微觀尺度有限元仿真進(jìn)展
一、研究背景
金屬切削過(guò)程中伴隨著復(fù)雜的應(yīng)力場(chǎng)、應(yīng)變場(chǎng)和溫度場(chǎng)，刀具幾何參數(shù)和切削參數(shù)對(duì)切屑形態(tài)、切削力、刀具磨損、殘余應(yīng)力的綜合影響是復(fù)雜的。在宏觀尺度和微觀尺度上，材料具有不同的去除機(jī)制，這使得過(guò)程變量對(duì)工件表面質(zhì)量和刀具壽命的影響和過(guò)程變量的影響因素有顯著差異。
有限元法被認(rèn)為是一種切削過(guò)程中預(yù)測(cè)過(guò)程變量、揭示微觀物理現(xiàn)象、深入研究切削機(jī)理的有效方法。因此，運(yùn)用有限元仿真對(duì)宏觀和微觀尺度切削過(guò)程進(jìn)行研究，區(qū)分宏觀和微觀過(guò)程變量有限元仿真模型的差異，進(jìn)而提高宏觀和微觀尺度有限元仿真的精度、工件表面質(zhì)量和刀具壽命是必要的。有限元仿真模型的可靠性和有效性很大程度取決于仿真方法、本構(gòu)模型、摩擦模型和損傷模型對(duì)網(wǎng)格單元、材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)行為、刀具-切屑-工件接觸過(guò)程和切屑的形成機(jī)制描述的準(zhǔn)確性。建立更符合真實(shí)切削情況的有限元仿真模型，可以為優(yōu)化切削過(guò)程變量和工藝參數(shù)提供參考。
因此，針對(duì)不同材料和加工方式，對(duì)宏觀和微觀過(guò)程變量和材料去除機(jī)制預(yù)測(cè)的有限元仿真進(jìn)展進(jìn)行了綜述，如圖1所示。同時(shí)，討論了金屬切削過(guò)程有限元仿真的研究和發(fā)展方向，為未來(lái)的建模方向提供了指導(dǎo)。
圖1 文章框架
二、主要內(nèi)容
分別從仿真模型的建立、宏觀工藝變量仿真模型、微切削過(guò)程仿真模型和有限元仿真的擴(kuò)展等四部分進(jìn)行了綜述，如圖2所示。
展開(kāi) 切削液在金屬加工中的核心作用解析
防銹作用能有效保護(hù)工件和加工設(shè)備，避免金屬銹蝕。金屬工件加工后表面會(huì)形成新鮮的金屬切面，設(shè)備的金屬加工部件也長(zhǎng)期暴露在加工環(huán)境中，若接觸空氣和水分，極易發(fā)生氧化銹蝕，導(dǎo)致工件報(bào)廢、設(shè)備精度下降。切削液中添加了專用的防銹添加劑，能在金屬表面形成一層保護(hù)膜，隔絕空氣、水分與金屬的接觸，對(duì)加工后的工件起到工序間的防銹保護(hù)作用，同時(shí)也能保護(hù)設(shè)備的導(dǎo)軌、刀架等金屬部件，防止設(shè)備銹蝕，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。 輔助保護(hù)作用進(jìn)一步提升加工的整體效益，適配現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)需求。優(yōu)質(zhì)的切削液能有效抑制加工過(guò)程中有害氣體的產(chǎn)生，改善車間的操作環(huán)境；同時(shí)部分切削液具備良好的消泡性和抗乳化性，能適配設(shè)備的自動(dòng)化循環(huán)系統(tǒng)，保障供液穩(wěn)定；此外，切削液還能減少加工過(guò)程中的振動(dòng)和噪音，讓加工過(guò)程更平穩(wěn)，間接提升生產(chǎn)效率和產(chǎn)品合格率。 切削液的各項(xiàng)作用相互關(guān)聯(lián)、協(xié)同發(fā)揮，從潤(rùn)滑、冷卻到清潔、防銹，全方位解決金屬加工中的各類痛點(diǎn)問(wèn)題。在實(shí)際生產(chǎn)中，根據(jù)加工材質(zhì)、工藝要求和設(shè)備類型選擇適配的切削液，能最大化發(fā)揮其各項(xiàng)作用，為金屬加工的高效、精密、穩(wěn)定開(kāi)展提供堅(jiān)實(shí)保障。
展開(kāi) 不同的金屬材料，切削起來(lái)有什么不同？
在金屬切削加工中，會(huì)有不同的工件材料，不同的材料其切削形成與去除特性各不相同，我們?cè)趺磥?lái)掌握不同材料的特性呢？ISO標(biāo)準(zhǔn)金屬材料分為6種不同的類型組，每種類型在可加工性方面都具有獨(dú)特的特性，本文將分別對(duì)它們進(jìn)行總結(jié)。
金屬材料分為6大類：
（1）P-鋼
（2）M-不銹鋼
（3）K-鑄鐵
（4）N-有色金屬
（5）S-耐熱合金
（6）H-淬硬鋼
不同材料的切削特性
01-P鋼
什么是鋼？
- 鋼是金屬切削領(lǐng)域中最大的材料組。
- 鋼可以是非淬硬鋼或調(diào)質(zhì)鋼 (硬度達(dá)400HB)。
- 鋼是一種以鐵 (Fe) 元素為主要成分的合金。它通過(guò)熔煉過(guò)程制造而成。
- 非合金鋼的碳含量低于0.8%，只有Fe而沒(méi)有其他合金元素。
- 合金鋼的碳含量低于1.7%，加入了合金元素，如Ni、Cr、Mo、V、W等。
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在金屬切削范圍內(nèi)，P組是最大的材料組，因?yàn)樗w了幾個(gè)不同的工業(yè)領(lǐng)域。
材料通常為長(zhǎng)切屑材料，能夠形成連續(xù)、相對(duì)均勻的切屑。具體的切屑形式通常取決于碳含量。
– 含碳量低 = 堅(jiān)韌的粘性材料。
– 含碳量高 = 脆性材料。
加工特性：
- 長(zhǎng)切屑材料。
- 切屑控制相對(duì)容易、平穩(wěn)。
- 低碳鋼有粘性，需要鋒利的切削刃。
- 單位切削力kc：1500–3100 N/mm2
- 加工ISO P材料需要的切削力及功率，都在有限值范圍內(nèi)。
02-M不銹鋼
什么是不銹鋼？
展開(kāi) 【材料知識(shí)】不同的金屬材料，切削起來(lái)有什么不同？
在金屬切削加工中，會(huì)有不同的工件材料，不同的材料其切削形成與去除特性各不相同，我們?cè)趺磥?lái)掌握不同材料的特性呢？ISO標(biāo)準(zhǔn)金屬材料分為6種不同的類型組，每種類型在可加工性方面都具有獨(dú)特的特性，本文將分別對(duì)它們進(jìn)行總結(jié)。
金屬材料分為6大類：
1）P-鋼
2）M-不銹鋼
3）K-鑄鐵
4）N-有色金屬
5）S-耐熱合金
6）H-淬硬鋼
不同材料的切削特性
01-P鋼
什么是鋼？
- 鋼是金屬切削領(lǐng)域中最大的材料組。
- 鋼可以是非淬硬鋼或調(diào)質(zhì)鋼 (硬度達(dá)400HB)。
- 鋼是一種以鐵 (Fe) 元素為主要成分的合金。它通過(guò)熔煉過(guò)程制造而成。
- 非合金鋼的碳含量低于0.8%，只有Fe而沒(méi)有其他合金元素。
- 合金鋼的碳含量低于1.7%，加入了合金元素，如Ni、Cr、Mo、V、W等。
在金屬切削范圍內(nèi)，P組是最大的材料組，因?yàn)樗w了幾個(gè)不同的工業(yè)領(lǐng)域。
材料通常為長(zhǎng)切屑材料，能夠形成連續(xù)、相對(duì)均勻的切屑。具體的切屑形式通常取決于碳含量。
– 含碳量低 = 堅(jiān)韌的粘性材料。
– 含碳量高 = 脆性材料。
加工特性：
- 長(zhǎng)切屑材料。
- 切屑控制相對(duì)容易、平穩(wěn)。
展開(kāi) 不同金屬材料，切削起來(lái)會(huì)有什么不同！老師傅來(lái)告訴你
在金屬切削加工中，會(huì)有不同的工件材料，不同的材料其切削形成與去除特性各不相同，我們?cè)趺磥?lái)掌握不同材料的特性呢？ISO標(biāo)準(zhǔn)金屬材料分為6種不同的類型組，每種類型在可加工性方面都具有獨(dú)特的特性，本文將分別對(duì)它們進(jìn)行總結(jié)。
金屬材料分為6大類：（1）P-鋼（2）M-不銹鋼（3）K-鑄鐵（4）N-有色金屬（5）S-耐熱合金（6）H-淬硬鋼
↑↑不同材料的切削特性↑↑
1-P鋼
什么是鋼？
- 鋼是金屬切削領(lǐng)域中最大的材料組。
- 鋼可以是非淬硬鋼或調(diào)質(zhì)鋼（硬度達(dá)400HB）。
- 鋼是一種以鐵（Fe）元素為主要成分的合金。它通過(guò)熔煉過(guò)程制造而成。
- 非合金鋼的碳含量低于0.8%，只有Fe而沒(méi)有其他合金元素。
- 合金鋼的碳含量低于1.7%，加入了合金元素，如Ni、Cr、Mo、V、W等。
應(yīng)用領(lǐng)域：在金屬切削范圍內(nèi)，P組是最大的材料組，因?yàn)樗w了幾個(gè)不同的工業(yè)領(lǐng)域。
材料通常為長(zhǎng)切屑材料，能夠形成連續(xù)、相對(duì)均勻的切屑。具體的切屑形式通常取決于碳含量。
– 含碳量低 = 堅(jiān)韌的粘性材料。
– 含碳量高 = 脆性材料。
加工特性：
- 長(zhǎng)切屑材料。
- 切屑控制相對(duì)容易、平穩(wěn)。
- 低碳鋼有粘性，需要鋒利的切削刃。
- 單位切削力kc：1500–3100 N/mm2
- 加工ISO P材料需要的切削力及功率，都在有限值范圍內(nèi)。
2-M不銹鋼
什么是不銹鋼？
- 不銹鋼是帶有最少11~12%鉻的合金材料。
- 碳含量通常很低（低至最大0.01%） 。
展開(kāi) 金屬切削方面的例子
請(qǐng)問(wèn)誰(shuí)那有金屬切削方面的例子,謝謝
ABAQUS金屬啄式切削 ￥80
本案例為CAE文件，金屬材料本構(gòu)為JC，根據(jù)實(shí)際工程需要建立的仿真模型，與傳統(tǒng)金屬切削不同的是，該案例的仿真通過(guò)設(shè)置預(yù)定的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)刀具的啄式運(yùn)動(dòng)，本案例可以讓您學(xué)會(huì)特定運(yùn)動(dòng)規(guī)律的設(shè)置。
金屬切削過(guò)程刀具磨損仿真
目前已經(jīng)完成金屬切削過(guò)程中的刀具磨損仿真，通過(guò)ABAQUS實(shí)現(xiàn)，具體流程的程序可以聯(lián)系QQ2014815906
ABAQUS金屬切削實(shí)例
背景介紹：切削過(guò)程是一個(gè)很復(fù)雜的工藝過(guò)程,它不但涉及到彈性力學(xué)、塑性力學(xué)、斷裂力學(xué),還有熱力學(xué)、摩擦學(xué)等。同時(shí)切削質(zhì)量受到刀具形狀、切屑流動(dòng)、溫度分布、熱流和刀具磨損等影響,切削表面的殘余應(yīng)力和殘余應(yīng)變嚴(yán)重影響了工件的精度和疲勞壽命。利用傳統(tǒng)的解析方法,很難對(duì)切削機(jī)理進(jìn)行定量的分析和研究。計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展使得利用有限元仿真方法來(lái)研究切削加工過(guò)程以及各種參數(shù)之間的關(guān)系成為可能
ABAQUS金屬切削實(shí)例.pdf
基于ABAQUS金屬切削模擬 ￥40
本案例僅在于如何在ABAQUS中模擬金屬切削過(guò)程，后處理在hyperview中完成。切削過(guò)程是一個(gè)很復(fù)雜的工藝過(guò)程，它不但涉及到彈性力學(xué)、塑性力學(xué)、斷裂力學(xué)，還有熱力學(xué)、摩擦學(xué)等。同時(shí)切削質(zhì)量受到刀具形狀、切屑流動(dòng)、溫度分布、熱流和刀具磨損等影響，切削表面的殘余應(yīng)力和殘余應(yīng)變嚴(yán)重影響了工件的精度和疲勞壽命。利用傳統(tǒng)的解析方法，很難對(duì)切削機(jī)理進(jìn)行定量的分析和研究。
具體如何設(shè)置見(jiàn)收費(fèi)部分的模型文件。
