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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。

一、創(chuàng)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(duì)鈦合金（Ti6AL4V）的銑削過(guò)程進(jìn)行仿真，通過(guò)仿真結(jié)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(guò)程。模型建模均在ABAQUS CAE中完成，通過(guò)調(diào)整尺寸參數(shù)可方便的對(duì)模型進(jìn)行修改。附件中會(huì)提供CAE源文件。

鎢鉬合金屬于難加工材料，加工成本高、加工效率低且刀具磨損嚴(yán)重，利用ABAQUS有限元分析軟件，建立鎢鉬合金三維銑削模型，針對(duì)不同切削參數(shù)，研究在銑削鎢鉬合金過(guò)程中產(chǎn)生的切削力和切削溫度的變化規(guī)律，并通過(guò)銑削試驗(yàn)對(duì)仿真模型的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。

5、選取適當(dāng)?shù)?em>銑削加工參數(shù)端銑參數(shù)（如每齒進(jìn)給量、端銑寬度、端銑深度及刀具的幾何角度等）對(duì)毛刺的形成有一定的影響。端銑毛刺的形成受多種因素的影響，其中主要的影響因素有：刀具退出/進(jìn)入、平面切出角、刀尖退出順序、銑削參數(shù)等。毛刺的最終形狀和尺寸是各種因素綜合作用的結(jié)果。

三維點(diǎn)云采集技術(shù)日漸成熟，利用先進(jìn)設(shè)備可以在短時(shí)間內(nèi)采集物理表面海量點(diǎn)云數(shù)據(jù)，受技術(shù)、環(huán)實(shí)物本身等因素影響，采集到的點(diǎn)云模型會(huì)有孔洞、噪點(diǎn)、密度不均等現(xiàn)象，因此產(chǎn)生點(diǎn)云孔洞修補(bǔ)、濾波、壓縮等技術(shù)研究熱點(diǎn)[11,12]。

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(qiáng)大的非線性分析功能，可以實(shí)現(xiàn)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(yán)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(duì)不同切削參數(shù)，研究在銑削鎢鉬合金過(guò)程中產(chǎn)生的切削力和切削溫度的變化規(guī)律，最后通過(guò)正交試驗(yàn)獲得最優(yōu)的銑削參數(shù)組合，以此為實(shí)際銑削加工提供參考。

除了切削刃半徑大小因素外，切屑形成、材料變形和應(yīng)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(dāng)兩者比值降低至最小未變形切屑厚度以下，則主剪切區(qū)域會(huì)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(yīng)力。但當(dāng)?shù)毒哜g圓半徑為5μm時(shí)，后刀面上的米塞斯應(yīng)力范圍最廣，且最大應(yīng)力超過(guò)2500MPa。

1、 引言本教學(xué)聚焦于金屬切削加工領(lǐng)域，通過(guò) Abaqus 有限元分析軟件開(kāi)展三維切削過(guò)程仿真建模實(shí)踐教學(xué)。

其次，螺旋銑孔過(guò)程是斷續(xù)銑削過(guò)程，有利于刀具的散熱，從而降低了因溫度累積而造成刀具磨損失效的風(fēng)險(xiǎn)。更重要的是，與傳統(tǒng)鉆孔相比，螺旋銑孔過(guò)程在冷卻液的使用上有了很大的改進(jìn)，整個(gè)銑孔過(guò)程可以采用微量潤(rùn)滑甚至空冷方式來(lái)實(shí)現(xiàn)冷卻，是一個(gè)綠色環(huán)保的過(guò)程。 第三，偏心加工的方式使得切屑有足夠的空間從孔槽排出，排屑方式不再是影響孔質(zhì)量的主要因素。

銑刀的結(jié)構(gòu) 以可轉(zhuǎn)位銑刀為例：1）主要幾何角度銑刀有一個(gè)主偏角和兩個(gè)前角，一個(gè)叫軸向前角，一個(gè)叫徑向前角。徑向前角γf和軸向前角γp，徑向前角γf主要影響切削功率；軸向前角γp則影響切屑的形成和軸向力的方向，當(dāng)γp為正值時(shí)切屑即飛離加工面。

銑刀的結(jié)構(gòu) 以可轉(zhuǎn)位銑刀為例：1）主要幾何角度銑刀有一個(gè)主偏角和兩個(gè)前角，一個(gè)叫軸向前角，一個(gè)叫徑向前角。徑向前角γf和軸向前角γp，徑向前角γf主要影響切削功率；軸向前角γp則影響切屑的形成和軸向力的方向，當(dāng)γp為正值時(shí)切屑即飛離加工面。

影響旋銑設(shè)備性能優(yōu)劣的原因有許多，除材料性能、制造工藝、安裝技術(shù)等影響因素外，機(jī)械結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)也是重要因素之一。

工件材料 工件材料的合金元素、硬度、熱處理狀態(tài)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(dāng)軟鋼切屑厚度太大時(shí)也不易卷曲。同時(shí)工件外形也是一個(gè)重要影響因素。 2.

另一方面廠房地面的震動(dòng)也會(huì)引起創(chuàng)神的震動(dòng)，這也會(huì)影響數(shù)控銑床的加工精度。 除了上述原因，數(shù)控銑床本身的加工性能、剛性、加工過(guò)程中機(jī)械振動(dòng)承受能力等都會(huì)影響加工件的最終質(zhì)量。從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，數(shù)控銑床本身的質(zhì)量必須有保障。 上述講的是數(shù)控銑床本身出廠自帶的各項(xiàng)因素對(duì)加工精度的影響。其實(shí)，切削用量也會(huì)影響銑床加工的精度。刀具的旋轉(zhuǎn)速度、吃刀深度、進(jìn)給量、銑削速度等都是非常重要的參數(shù)。

鑒于以上葉片結(jié)冰的巨大危害，所以本文通過(guò)仿真方法確定多個(gè)因素對(duì)結(jié)冰的影響，盡可能優(yōu)化設(shè)計(jì)以減少結(jié)冰情況的發(fā)生。另外，通過(guò)仿真方法分析結(jié)冰厚度、結(jié)冰位置，為后續(xù)除冰提供指導(dǎo)依據(jù)。1 仿真前處理1.1 幾何模型處理在進(jìn)行數(shù)值計(jì)算之前，往往需要將數(shù)模進(jìn)一步的處理，以方便而準(zhǔn)確地得到數(shù)值解。這部分?jǐn)?shù)模處理工作使用ANSYS SCDM中的建模工具完成。