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同時，討論了金屬切削過程有限元仿真的研究和發展方向，為未來的建模方向提供了指導。

當前，我國正處于由制造業大國向制造業強國轉變的關鍵時期，裝備制造業是實現產業結構調整的基礎，切削刀具則是裝備制造業的重要配套。一直以來，傳統刀具切削研究以機床試驗為主要方式，然而，機床試驗設備成本高、耗時長，在一定程度上限制了切削刀具的發展。伴隨著信息時代的到來，計算機科學和有限元仿真軟件迅速發展，基于有限元軟件的刀具切削仿真應用日益普及，為刀具切削研究提供了全新的思路。

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。

利用有限元軟件進行模擬仿真主要有以下幾個步驟。（1）建立幾何模型 在軟件中設置仿真切削工件的幾何形狀，包括直徑、長度和厚度等。（2）網格劃分 可采用任意拉格朗日歐拉法在工件內部進行網格劃分，使網格在求解過程中能隨著設置的參數進行適當的調整，避免出現嚴重的畸變。任意拉格朗日歐拉法非常適合模擬切削加工，被普遍應用于模擬切削的研究中。

表9　切削力的模擬值、實測值以及誤差表10　切削溫度的模擬值、實測值以及誤差 結束語 5 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

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。

而其他裂紋生成方法（如擴展有限元法XFEM）雖也可模擬裂紋擴展，但在多裂紋相互作用及碎屑分離的模擬中，存在單元積分復雜、計算成本高的問題，對于二維切削這類需要大規模模擬的場景，插入Cohesive單元法兼具精度與效率優勢。

綜合性價比方面，切削油單價較高，且更換周期短、維護成本高；切削液價格處于市場中等水平，如杉山通過規模化采購、優化生產工藝控制成本，兼具高性價比與耐用性，其全流程閉環質控確保產品穩定性，能顯著降低企業綜合生產成本。此外，切削液支持定制化配方，可根據不同設備、工況調整成分，適配全行業 CNC 數控機床、鉆床、銑床等多種設備，而切削油的配方調整空間相對有限。

在金屬加工過程中，切削液本是保護設備和工件的 “潤滑劑” 與 “防護盾”，但實際使用中卻常出現腐蝕工件、銹蝕機床的情況，不僅影響加工精度，還會增加設備維護成本。東莞市杉山潤滑油科技有限公司深耕切削液研發生產 18 年，對行業痛點有著深刻洞察，結合實際應用場景來看，切削液產生腐蝕問題并非單一原因，而是配方、使用、維護等多方面因素共同作用的結果。 切削液自身的配方配比失衡，是引發腐蝕的核心內因。

東莞市杉山潤滑油科技有限公司的油基切削液經過精準配方調配，在汽車零部件加工等重載場景中表現突出，憑借全流程質量管控體系，從原材料檢驗到最終出貨檢驗層層把關，確保切削液的穩定性與可靠性。 ? 其次是乳化液型切削液，它由油、水和乳化劑混合而成，兼具潤滑與冷卻雙重功效，適配大多數金屬加工場景。

但現有的有限元網格劃分策略只適用于簡單規則形狀的零件，對于具有復雜型面的零件（如航空發動機渦輪葉片），在分層切片時，水平切面對葉片緣板、葉根圓弧過渡等部位進行切割，不可避免的會形成大量小角度（接近0°）、小厚度（接近0mm）等幾何特征，導致有限元網格質量下降，乃至網格劃分失敗，如圖3(a）所示。基于體素（Voxel）的有限元網格劃分方法為金屬增材制造復雜零件的逐層離散提供了有效手段。

切削液在金屬加工中承擔冷卻、潤滑、清洗的核心作用，加工過程中會混入金屬切屑、鐵粉等雜質，綠色的高辨識度能讓工人直觀觀察切削液的清潔度，及時發現雜質堆積、液質變質等問題，便于及時更換或過濾，保障加工精度。同時，綠色在工業環境中視覺刺激性低，長時間作業不易造成視覺疲勞，契合車間高強度的生產節奏，這也是杉山切削液適配全行業 CNC 數控機床加工需求的細節設計之一。

切削液產生沉淀液的原因較為復雜，首要因素是切削液自身的配方穩定性不足。優質切削液的乳化體系需經過精準配比，若配方設計不合理，或添加劑與基礎油兼容性差，切削液在長期循環使用中就容易發生分層、成分析出，進而形成沉淀。其次，外部雜質的混入是不可忽視的重要誘因，加工過程中產生的金屬碎屑、環境中的粉塵，以及設備泄漏的油污等，若未通過過濾系統及時清除，會與切削液中的化學成分發生反應，逐漸沉降形成頑固沉淀。

在金屬加工領域，切削液是保障CNC加工精度、延長刀具壽命的核心工業耗材，但不少制造企業在選購和使用中常常陷入困境：加工鋁合金、不銹鋼、鑄鐵等多種材質時，不得不分槽換液，頻繁停工耽誤生產；普通切削液易變質發臭，換液周期短，每年采購和廢液處理成本居高不下；潤滑性能不足導致刀具磨損快，斷刀率高，工件光潔度不達標；泡沫多、異味重影響車間環境，甚至不符合環保要求。

加工碳鋼、鑄鐵等黑色金屬時，需選擇潤滑性與極壓性突出的切削液；而鋁合金、銅合金等有色金屬加工，則要避免切削液與材質發生化學反應，優先選擇抗腐蝕、防粘刀的產品。杉山切削液通過精準配方研發，可針對不同金屬材質定制解決方案，其清潔性能出眾，能有效帶走加工碎屑，避免工件表面殘留影響精度。 環保與安全合規不可忽視。