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一、研究背景 金屬切削過程中伴隨著復(fù)雜的應(yīng)力場、應(yīng)變場和溫度場，刀具幾何參數(shù)和切削參數(shù)對切屑形態(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，這使得過程變量對工件表面質(zhì)量和刀具壽命的影響和過程變量的影響因素有顯著差異。

如圖所示為巖石單刀線性切削模型示意圖。將切削刀具視為剛體，巖石材料剖分為6000個(gè)單元，巖石采用平面應(yīng)變四節(jié)點(diǎn)雙線性減縮積分單元(CPE4R)，且將被切削部分的巖石進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)化，保證精度的同時(shí)提高計(jì)算效率。

1.幾何模型為2D平面，一個(gè)切削刀具，另一段為矩形的切削材料。2.

當(dāng)前，我國正處于由制造業(yè)大國向制造業(yè)強(qiáng)國轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵時(shí)期，裝備制造業(yè)是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的基礎(chǔ)，切削刀具則是裝備制造業(yè)的重要配套。一直以來，傳統(tǒng)刀具切削研究以機(jī)床試驗(yàn)為主要方式，然而，機(jī)床試驗(yàn)設(shè)備成本高、耗時(shí)長，在一定程度上限制了切削刀具的發(fā)展。伴隨著信息時(shí)代的到來，計(jì)算機(jī)科學(xué)和有限元仿真軟件迅速發(fā)展，基于有限元軟件的刀具切削仿真應(yīng)用日益普及，為刀具切削研究提供了全新的思路。

磨床專用切削液是磨床精密加工的專屬工藝輔料，其性能設(shè)計(jì)完全貼合磨床加工細(xì)屑、高溫、高精度的工況特點(diǎn)，從冷卻控溫、清洗排屑到潤滑防銹，全方位解決磨床加工的工藝痛點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)加工材質(zhì)（黑色金屬 / 有色金屬 / 精密合金）和磨床類型（平面磨 / 外圓磨 / 無心磨）選擇適配的磨床專用切削液，能最大化發(fā)揮其性能優(yōu)勢，為磨床精密加工提供穩(wěn)定的工藝保障，提升產(chǎn)品成品合格率與生產(chǎn)綜合效益。

總之，切削用量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床性能、相關(guān)的手冊并結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)用類比方法確定。同時(shí)，使主軸轉(zhuǎn)速、切削深度及進(jìn)給速度三者能相互適應(yīng)，以形成最佳切削用量。參考公式:一）背吃刀量（切削深度）ap工件已加工表面與待加工表面間的垂直距離稱為背吃刀量。背吃刀量是通過切削刃基點(diǎn)并垂直于工作平面的方向上測量的吃刀量，是每次進(jìn)給時(shí)車刀切入工件的深度，故又稱為切削深度。

刀具材料為W12Cr4V5Co5(T15）高速鋼，工件材料為FGH95高溫合金，采用AdvantEdge軟件內(nèi)部自帶的經(jīng)驗(yàn)型本構(gòu)模型J-C(Johnson-Cook）模型，J-C模型將材料流動應(yīng)力表示為應(yīng)變硬化函數(shù)f1(εp）、應(yīng)變率函數(shù)和熱軟化函數(shù)f3(T）這3個(gè)函數(shù)的乘積，具體表達(dá)式為式中，σ為流動應(yīng)力（MPa),εp為等效塑性變形，ε為應(yīng)變率（s-1),為參考應(yīng)變率（s-1),T為實(shí)驗(yàn)溫度

2、平面切出角平面切出角對底邊切出切削方向毛刺的形成有很大的影響。平面切出角的定義為當(dāng)切削刃旋出工件終端面時(shí)，在過切削刃上一點(diǎn)垂直銑刀軸線的平面內(nèi)，該點(diǎn)的切削速度（刀具轉(zhuǎn)速與進(jìn)給速度的矢量合成）的方向與工件終端面方向之間的夾角。工件終端面的方向?yàn)閺牡毒咝朦c(diǎn)指向刀具旋出點(diǎn)。如圖5所示，Ψ為平面切出角，其范圍0°<Ψ≤180°。

面銑刀常用于端銑較大的平面，立銑刀用于加工溝槽和臺階面等，鼓形銑刀主要用于對變斜角類零件的變斜角面的近似加工，模具銑刀適用于加工空間曲面零件，有時(shí)也用于平面類零件上有較大轉(zhuǎn)接凹圓弧的過渡加工。 立銑刀是數(shù)控銑削中最常用的一種銑刀。立銑刀的圓柱表面和端面上都有切削刃，圓柱表面的切削刃為主切削刃，端面上的切削刀為副切削刃。主切削刃一般為螺旋齒，這樣可以增加切削平穩(wěn)性，提高加工精度。

刨削是常用的一種材料加工方法，通常用來加工平面。

二、測量車刀切削角度的輔助平面 為了確定和測量車刀的幾何角度，需要選取三個(gè)輔助平面作為基準(zhǔn)，這三個(gè)輔助平面是切削平面、基面和正交平面。 1）切削平面——切于主切削刃某一選定點(diǎn)并垂直于刀桿底平面的平面。 2）基面——過主切削刃的某一選定點(diǎn)并平行于刀桿底面的平面。

表3　鎢鉬合金材料物理參數(shù)在金屬切削加工過程中，多數(shù)情況下材料是在高溫、高應(yīng)變和高應(yīng)變速率的情況下發(fā)生彈塑性變形的，所以要建立合理的材料模型，也是模擬成功的關(guān)鍵步驟。

銑刀一般是多刃刀具，由于同時(shí)參加切削的齒多、切削刃長，并能采用較高的切削速度，故生產(chǎn)率高。應(yīng)用不同銑刀可以加工平面、溝槽、臺階等，也可以加工齒輪、螺紋、花鍵軸的齒形及各種成形表面。

JC漸進(jìn)損傷本構(gòu)是研究切削中的重要本構(gòu)模型，主要包括材料硬化和損傷兩部分：其中，原始JC的硬化部分本構(gòu)為； 材料屈服應(yīng)力的硬化解耦為三部分獨(dú)立的效應(yīng)：應(yīng)變硬化、應(yīng)變率硬化以及熱軟化。

表3　鎢鉬合金材料物理參數(shù)在金屬切削加工過程中，多數(shù)情況下材料是在高溫、高應(yīng)變和高應(yīng)變速率的情況下發(fā)生彈塑性變形的，所以要建立合理的材料模型，也是模擬成功的關(guān)鍵步驟。

銑刀一般是多刃刀具，由于同時(shí)參加切削的齒多、切削刃長，并能采用較高的切削速度，故生產(chǎn)率高。應(yīng)用不同銑刀可以加工平面、溝槽、臺階等，也可以加工齒輪、螺紋、花鍵軸的齒形及各種成形表面。

待切削工件采用歐拉類型進(jìn)行建模，創(chuàng)建計(jì)算域并對其進(jìn)行切分。 二、創(chuàng)建材料銑削是一個(gè)高速動態(tài)的過程，需同時(shí)考慮應(yīng)變、應(yīng)變率及溫度對被切削材料的影響，因此工件采用J-C本構(gòu)。