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一、研究背景 金屬切削過程中伴隨著復雜的應力場、應變場和溫度場，刀具幾何參數和切削參數對切屑形態、切削力、刀具磨損、殘余應力的綜合影響是復雜的。在宏觀尺度和微觀尺度上，材料具有不同的去除機制，這使得過程變量對工件表面質量和刀具壽命的影響和過程變量的影響因素有顯著差異。

1、 引言本教學聚焦于金屬切削加工領域，通過 Abaqus 有限元分析軟件開展三維切削過程仿真建模實踐教學。

除了切削刃半徑大小因素外，切屑形成、材料變形和應力分布還受未變形切屑厚度與切削刃半徑之比的影響[9]。當兩者比值降低至最小未變形切屑厚度以下，則主剪切區域會消失。綜上所述，減小刀具刃口半徑有利于降低切削溫度，減小切削力，降低切削應力。但當刀具鈍圓半徑為5μm時，后刀面上的米塞斯應力范圍最廣，且最大應力超過2500MPa。

圖1 運行模擬過程界面（5）后處理 模擬過程運行結束后，可以通過軟件后處理查看模擬仿真結果，包括切削過程中切削力、切削溫度、刀具應力、刀具變形量和切屑的形成等。在軟件的后處理界面中，可以查看模擬加工過程中的溫度，如圖2所示。

工件材料 工件材料的合金元素、硬度、熱處理狀態等影響切屑厚度及切屑卷曲。軟鋼比硬鋼形成切屑厚度大；硬鋼比軟鋼不易卷曲；不易卷曲切屑的厚度薄；但當軟鋼切屑厚度太大時也不易卷曲。同時工件外形也是一個重要影響因素。 2.

一、創建仿真模型 本教程采用abaqus中CEL（耦合的歐拉-拉格朗日）方法對鈦合金（Ti6AL4V）的銑削過程進行仿真，通過仿真結果可以提取刀具受力及溫度變化，并直觀的觀察到切屑的生成過程。模型建模均在ABAQUS CAE中完成，通過調整尺寸參數可方便的對模型進行修改。附件中會提供CAE源文件。

如果B-C邊先退出工件，A-B邊后退出工件，則切屑鉸接在已加工表面上，隨著銑削的進行，切屑被推出工件，形成尺寸較大的底邊切出切削方向毛刺。如果A-B邊先退出工件，B-C 邊后退出工件，切屑鉸接在過渡表面上，被切出工件，形成尺寸較小的底邊切出切削方向毛刺。試驗表明：①使毛刺尺寸依次增大的刀尖退出順序ABC/BAC/ACB/BCA/CAB/CBA。

現有加工制造仿真研究多注重于有限元分析、表面形貌仿真，得益于高性能計算機技術和軟件技術的發展，為研究切屑形成機理、切削力和加工表面微組織演變提供了支持[14,15,16]。文獻[17]研究加工尺度上的仿真算法，提高仿真效率；Altintas等[18]提出任意立銑刀或插刀幾何的通用建模方法，并設計虛擬銑削仿真系統，以改進工業中的刀具設計或工藝規劃。

當切削深度αp與進給量?選定后，在些基礎上再選最大的切削速度，切削加工的發展方向是高速切削加工。四）粗糙度機械學概念 在機械學中，粗糙度指加工表面上具有的較小間距和峰谷所組成的微觀幾何形狀特性。它是互換性研究的問題之一。表面粗糙度一般是由所采用的加工方法和其他因素所形成的，例如加工過程中刀具與零件表面間的摩擦、切屑分離時表面層金屬的塑性變形以及工藝系統中的高頻振動等。

表面粗糙度一般是由所采用的加工方法和其他因素所形成的，例如加工過程中刀具與零件表面間的摩擦、切屑分離時表面層金屬的塑性變形以及工藝系統中的高頻振動等。由于加工方法和工件材料的不同，被加工表面留下痕跡的深淺、疏密、形狀和紋理都有差別。表面粗糙度與機械零件的配合性質、耐磨性、疲勞強度、接觸剛度、振動和噪聲等有密切關系，對機械產品的使用壽命和可靠性有重要影響。

當切削深度αp與進給量?選定后，在些基礎上再選最大的切削速度，切削加工的發展方向是高速切削加工。四）粗糙度機械學概念 在機械學中，粗糙度指加工表面上具有的較小間距和峰谷所組成的微觀幾何形狀特性。它是互換性研究的問題之一。表面粗糙度一般是由所采用的加工方法和其他因素所形成的，例如加工過程中刀具與零件表面間的摩擦、切屑分離時表面層金屬的塑性變形以及工藝系統中的高頻振動等。

當切削深度αp與進給量?選定后，在些基礎上再選最大的切削速度，切削加工的發展方向是高速切削加工。四）粗糙度機械學概念 在機械學中，粗糙度指加工表面上具有的較小間距和峰谷所組成的微觀幾何形狀特性。它是互換性研究的問題之一。表面粗糙度一般是由所采用的加工方法和其他因素所形成的，例如加工過程中刀具與零件表面間的摩擦、切屑分離時表面層金屬的塑性變形以及工藝系統中的高頻振動等。

ABAQUS有限元分析軟件是金屬切削加工仿真的常用軟件，具有強大的非線性分析功能，可以實現熱力耦合。鎢鉬合金屬于難加工材料，其加工成本高、加工效率低且刀具磨損嚴重，因此，本文使用ABAQUS有限元分析軟件，建立鎢鉬合金三維銑削模型，針對不同切削參數，研究在銑削鎢鉬合金過程中產生的切削力和切削溫度的變化規律，最后通過正交試驗獲得最優的銑削參數組合，以此為實際銑削加工提供參考。

ABAQUS有限元分析軟件是金屬切削加工仿真的常用軟件，具有強大的非線性分析功能，可以實現熱力耦合。