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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)。

坯件是網(wǎng)格模型經(jīng)過(guò)7次中點(diǎn)劃分之后，取所有頂點(diǎn)得到約有98000個(gè)點(diǎn)的點(diǎn)云模型。3.2銑削過(guò)程設(shè)計(jì)在坯件上沿X軸和Y軸各走刀一次，銑削半徑3 mm、深度1 mm的弧形槽，其中X軸走刀長(zhǎng)度為40 mm、Y軸走刀長(zhǎng)度60 mm，單次仿真步進(jìn)Δv長(zhǎng)度為0.2 mm。

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。

由于本文研究目的是分析在不同的銑削參數(shù)下切削力和切削溫度的變化規(guī)律，同時(shí)考慮到刀具的主切削刃相對(duì)于工件小得多，因此在ABAQUS有限元分析中假設(shè)刀具是剛體，不考慮刀具變形和磨損，刀具的物理參數(shù)見(jiàn)表2。

一、計(jì)算每刀切削深度#30如上簡(jiǎn)圖，根據(jù)勾股定理TAN[#2]=#30/#7可以計(jì)算出每刀的深度 #30=#7*TAN[#2]二、計(jì)算走刀次數(shù) #31總深為#11 ，那么可以計(jì)算出走刀次數(shù)，即#31=#11/#30，也就是總深度除以每刀深度。問(wèn)題來(lái)了，如果除的結(jié)果是有小數(shù)，比如5.6次，比如5.1次等，那么走刀次數(shù)就要按照6次來(lái)計(jì)算。

立銑刀常用于銑鍵槽，凸臺(tái)，過(guò)中心刃的立銑刀還可以鉆孔，往上排屑。端銑刀圓盤外型，有三面刃也有上刀片的刀盤，切削速度快，吃刀深度小，走刀量小。剛性大，基本用于銑平面，大切削量，一般只能徑向進(jìn)給，不能軸向鉆孔。 立銑刀使用要點(diǎn)如下：· 請(qǐng)確認(rèn)被切削材料。· 請(qǐng)確認(rèn)切削條件。

從圖6中可以看出拉刀刃口所受應(yīng)力主要集中于后刀面，且當(dāng)刃口半徑R=5μm時(shí)，后刀面上超過(guò)1000MPa的應(yīng)力范圍最廣（具體參考云圖中紅色區(qū)域在X坐標(biāo)軸上的長(zhǎng)度）。當(dāng)刃口半徑R=25μm或30μm時(shí)，后刀面上超過(guò)1000MPa的應(yīng)力范圍較小。從圖7的應(yīng)力數(shù)據(jù)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，不同于刀具刃口溫度數(shù)據(jù)，應(yīng)力數(shù)據(jù)在線條上會(huì)出現(xiàn)較多高低起伏的波動(dòng)。

主要針對(duì)幾種基本特征（孔、內(nèi)凹、臺(tái)階、槽）的典型走刀路徑、刀具選擇和加工順序等，并通過(guò)IP（Inter Programming整數(shù)線性規(guī)劃）技術(shù)避免重復(fù)走刀，以優(yōu)化非切削刀具軌跡。另外Jong-Yun Jong還在1991年研究了制造特征提取和基于特征的刀具及刀具路徑。特征加工的基礎(chǔ)是實(shí)體加工，當(dāng)然也可認(rèn)為是更高級(jí)的曲面群組加工。

采用分層多次加工，每一層盡量同時(shí)加工到所有的型腔，然后再加工下一個(gè)層次，使零件均勻受力，減小變形。圖43、恰當(dāng)選擇切削用量通過(guò)改變切削用量來(lái)減少切削力、切削熱。在切削用量的三要素中，背吃刀量對(duì)切削力的影響很大。如果加工余量太大，一次走刀的切削力太大，不僅會(huì)使零件變形，而且還會(huì)影響機(jī)床主軸剛性、降低刀具的耐用度。如果減少背吃刀量，又會(huì)使生產(chǎn)效率大打折扣。

4)建立多尺度仿真模型。●構(gòu)建多元集成模型：1)建立一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)，集成特定切削過(guò)程的模型。 2)對(duì)有限元仿真軟件二次開(kāi)發(fā)，將有限元仿真預(yù)測(cè)模型向工業(yè)應(yīng)用轉(zhuǎn)化。圖10 基于金屬切削過(guò)程的多尺度有限元仿真模型展望文章來(lái)源： 航空學(xué)報(bào)CJA

abaqus擁有強(qiáng)大的顯示動(dòng)力學(xué)求解能力，應(yīng)用abaqus的Explicit做了個(gè)牙輪鉆頭切削巖石的案例，總結(jié)以下幾個(gè)遇到的問(wèn)題：1.不開(kāi)多線程可以正常求解，一開(kāi)多線程就報(bào)錯(cuò)？

采用分層多次加工，每一層盡量同時(shí)加工到所有的型腔，然后再加工下一個(gè)層次，使零件均勻受力，減小變形。圖43、恰當(dāng)選擇切削用量通過(guò)改變切削用量來(lái)減少切削力、切削熱。在切削用量的三要素中，背吃刀量對(duì)切削力的影響很大。如果加工余量太大，一次走刀的切削力太大，不僅會(huì)使零件變形，而且還會(huì)影響機(jī)床主軸剛性、降低刀具的耐用度。如果減少背吃刀量，又會(huì)使生產(chǎn)效率大打折扣。

在金屬加工領(lǐng)域，切削液是保障CNC加工精度、延長(zhǎng)刀具壽命的核心工業(yè)耗材，但不少制造企業(yè)在選購(gòu)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(zhì)時(shí)，不得不分槽換液，頻繁停工耽誤生產(chǎn)；普通切削液易變質(zhì)發(fā)臭，換液周期短，每年采購(gòu)和廢液處理成本居高不下；潤(rùn)滑性能不足導(dǎo)致刀具磨損快，斷刀率高，工件光潔度不達(dá)標(biāo)；泡沫多、異味重影響車間環(huán)境，甚至不符合環(huán)保要求。

粗加工：逆銑較好，精加工：順銑較好 刀具材料韌性好、硬度低：較適應(yīng)粗加工（大切削量加工） 刀具材料韌性差、硬度高：較適應(yīng)精加工（小切削量加工） 學(xué)無(wú)止境，沒(méi)有最好，只有更好。

粗加工時(shí)，除留下精加工的余量外，應(yīng)盡可能一次走刀切除全部粗加工余量。這不僅能在保證一定耐用度的前提下使切削深度、進(jìn)給量?、切削速度V的乘積大，而且可以減少走刀次數(shù)。在加工余量過(guò)大或工藝系統(tǒng)剛度不足或刀片強(qiáng)度不足等情況下，應(yīng)分成兩次以上走刀。

FLOWCUT-SINGLE:單次走刀清根，只沿凹角生成單一清根刀軌。FLOWCUT-MULTIPLE:多次走刀清根，可設(shè)置走刀次數(shù)（默認(rèn)走刀次數(shù)Number of Offest=5），沿凹角生成刀軌。FLOWCUT-REF-TOOL:多次走刀清根，走刀次數(shù)由參考刀具直徑等參數(shù)決定，是最常用的一種清根方法。

粗加工時(shí)，除留下精加工的余量外，應(yīng)盡可能一次走刀切除全部粗加工余量。這不僅能在保證一定耐用度的前提下使切削深度、進(jìn)給量?、切削速度V的乘積大，而且可以減少走刀次數(shù)。在加工余量過(guò)大或工藝系統(tǒng)剛度不足或刀片強(qiáng)度不足等情況下，應(yīng)分成兩次以上走刀。