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圖6 從仿真精度和時間尺度總結切削力的有限元仿真進展c）刀具磨損的產生原因、分布和影響因素的仿真研究，為改善刀具表面的摩擦、磨損和失效性能，提高刀具有效壽命提供依據。d）切削過程中的應力不能在所需的時間和空間分辨率中測量，而有限元仿真可以很好的研究殘余應力的變化和分布情況，如圖7所示。

為了滿足制造業和科研工作者的仿真需求，神工坊高性能仿真平臺可實現對刀具切削過程的模擬，助力提高刀具切削質量，降低制造成本

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。

由于切削時切削力大，切削熱高，刀具與切屑的直接摩擦加劇，所以導致刀具材料與工件材料產生親和作用，加上材料硬質點的存在和嚴重的加工硬化現象，刀具在切削過程中易產生黏結磨損、擴散磨損、磨料磨損和溝紋磨損，使刀具喪失切削的能力。切削時的切屑為帶狀的纏繞屑，既不安全，又影響切削過程的順利進行，也不便于處理。在加工中容易產生熱變形，因而一些精密尺寸和形狀不易保證。

而無論哪種類型的刀具，其微觀刃口大小的異同都將影響刀具在切削過程中所受到的應力、切削力、切削溫度和切屑材料流動趨勢[4]，改變造成刀具磨損、崩缺等失效形式的關鍵因素，從而決定刀具的加工穩定性和服役壽命[5]。

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，并通過銑削試驗對仿真模型的有效性進行了驗證。

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，并通過銑削試驗對仿真模型的有效性進行了驗證。通過正交試驗得到最優切削參數組合，即切削速度vc＝60m/s，背吃刀量ap＝3mm，每齒進給量fz＝0.16mm/z。

金屬加工時，刀具與工件、切屑之間的干摩擦會產生巨大阻力，不僅增加設備能耗，還會加速刀具磨損，縮短刀具使用壽命，頻繁換刀既增加生產成本，又會中斷生產流程。優質切削液能在摩擦表面形成一層潤滑膜，有效降低摩擦系數，減少刀具磨損和設備損耗，延長刀具和機床的使用壽命，同時降低加工過程中的能耗，讓切削過程更順暢。 切削液還能起到清潔排屑與防銹保護的重要作用。

金屬加工時，刀具與工件、切屑之間會產生劇烈的摩擦和擠壓，易出現粘刀、崩刀、工件表面產生毛刺等問題。切削液能在刀具與工件的接觸表面形成一層均勻、致密的潤滑膜，有效降低接觸部位的摩擦系數，減少金屬之間的直接接觸，緩解切削過程中的摩擦阻力，讓切削、磨削動作更順暢，同時能減少刀具的磨損，延長刀具的使用壽命，也能提升工件表面的光潔度，保障加工精度。 冷卻作用是切削液的重要功能，用于解決加工中的高溫問題。

潤滑減磨是切削液提升加工效率的重要體現。未使用切削液時，刀具與工件、切屑之間的干摩擦會產生巨大阻力，不僅增加設備動力消耗，還會加劇刀具磨損，出現粘刀、積屑瘤等問題，導致工件表面出現劃痕、毛刺，降低表面光潔度。

使用hypermesh聯合ls-dyna進行金屬切削過程仿真。具體采用SPH-FEM耦合的方法，建立了切削過程的熱固耦合模型，得到應力云圖和溫度云圖，有需求的可以下載k文件。

單刀線性切削巖石材料的仿真計算十分復雜，為了提高計算效率和便于分析，忽略次要影響因素，對該模型做出如下假設：(1)當巖石材料單元失效后即從模型中刪除，忽略其失效后對后續切削的影響。(2)切削刀具的強度和剛度遠高于巖石材料，將刀具假設為剛體，且在切削過程中不發生磨損。(3)不考慮溫度對切削過程的影響。

潤滑性方面，可通過簡單的試用對比，優質切削液能有效減少刀具與工件的摩擦，加工過程中無明顯刺耳噪音，工件表面無劃痕、毛刺，刀具磨損速度慢；劣質切削液則易出現干磨、粘刀現象，加工后工件表面精度差，刀具易崩刃、磨損。