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課程以典型切削工況為對象，系統講解從幾何建模、材料定義、網格劃分到載荷施加及結果分析的全流程操作，旨在使學員掌握：? 三維切削模型的簡化與參數化建模方法? 切削過程中材料本構關系與失效準則的工程應用? 網格自適應技術在大變形切削仿真中的優化策略? 切削力、溫度場及切屑形態等關鍵物理量的提取與分析方法2、 幾何模型與材料參數（1） 模型構建：本教學中涉及的部件模型均通過

圖8 切削力系數、比切削力、切削力等隨未切削切屑厚度和切削刃半徑的變化b）在微銑削加工中，微銑刀剛度相對較差，導致它對切削力非常敏感，如圖9所示。圖9 微銑削中切削條件對切削力影響的有限元模型c）刀具刃口半徑、刀具磨損、刀具涂層和微觀尺度材料均勻性等對于微銑削質量的影響不可忽略。

后處理過程計算結果如下 本案例的后處理結果云圖可反映刀具切削過程中的應力變化。刀具與工件材料之間接觸區域的顏色較深，表示該區域的應力值較高，這是由于在切削過程中，工件受到擠壓和剪切力的作用，產生了應力集中現象。03 結論 作為國民經濟各工業部門的基礎配套產業，切削刀具對提高制造業效率起著不可替代的作用。

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。

工件裝夾不牢工件本身的剛性不能承受車削時的切削力，因而產生過大的撓度，改變了車刀與工件的中心高度（工件被抬高了），形成切削深度突增，出現啃刀，此時應把工件裝夾牢固，可使用尾座頂尖等，以增加工件剛性。 普通螺紋的對刀方法有試切法對刀和對刀儀自動對刀，可以直接用刀具試切對刀，也可以用G50設置工件零點，用工件移設置工件零點進行對刀。

工件裝夾不牢工件本身的剛性不能承受車削時的切削力，因而產生過大的撓度，改變了車刀與工件的中心高度（工件被抬高了），形成切削深度突增，出現啃刀，此時應把工件裝夾牢固，可使用尾座頂尖等，以增加工件剛性。 普通螺紋的對刀方法有試切法對刀和對刀儀自動對刀，可以直接用刀具試切對刀，也可以用G50設置工件零點，用工件移設置工件零點進行對刀。

如何消除切削振動 (一）解決思路 第一是減小切削力至最小， 第二是盡量增強刀具系統或者夾具與工件的靜態剛性； 第三則是在刀桿內部再制造一個振動去打亂外激切削力的振頻，從而消除刀具振動。

圖6 不同刃口半徑刀具米塞斯應力云 圖7 不同刃口半徑刀具所受應力數據對比 3.3 切削力對比分析圖8為切削力（X、Y方向）隨刃口鈍圓半徑和時間的變化曲線，兩者均表現為切削力隨著刀具刃口鈍圓半徑減小而降低。

我們可看出隨切削深度的增大，應力分布區域增大，切削碎屑形狀增大。5.切削力分析巖石在刀具切削作用下的破壞形式不僅可以從碎屑形狀和應力分布云圖來判別，也可用切削力來描述，實際切削過程中切向切削分量和法向分量并不是一個恒定值，并且在切削初段和末段有較大的波動，所以它們的合力也不是一個恒定值，因此本文通過截取一段較為平穩的刀具力學反饋數據來計算切削力合力的平均值。

同時，采用彈性的尾架頂尖，可以有效地補償刀具至尾架一段的工件的受壓變形和熱伸長量，避免工件的壓彎變形。 2、選擇合理的刀具角度 為了減小車削細長軸產生的彎曲變形，要求車削時產生的切削力越小越好，而在刀具的幾何角度中，前角、主偏角和刃傾角對切削力的影響最大。 細長軸車刀必須保證如下要求： 切削力小，減少徑向分力，切削溫度低，刀刃鋒利，排屑流暢，刀具壽命長。

此外，Cohesive單元的剛度退化過程可平滑模擬裂紋擴展的能量耗散，解決了傳統有限元模擬中裂紋擴展時的網格畸變與計算不收斂問題，提升了切削力、裂紋擴展長度等關鍵參數的計算精度。從工程適用性角度考量，該方法可直接服務于巖石切削工藝優化。在石油工程鉆井、礦山機械切削等實際場景中，巖石內部存在天然微裂紋與缺陷，多裂紋擴展直接影響切削效率與刀具磨損。

內孔車削中的切削力也是不可忽視的一個重要因素，對于給定的內孔車削工況(工件形狀,尺寸,夾緊方式等),切削力的大小和方向是抑制內孔車削振動,提高加工質量的重要因素,當刀具在進行切削時，切向切削力和徑向切削力使刀具產生偏斜現象，慢慢使刀具遠離工件，導致切削力偏斜，切向力將試圖強行壓下刀具，并使刀具遠離中心線，減小刀具的后角。

由于本文研究目的是分析在不同的銑削參數下切削力和切削溫度的變化規律，同時考慮到刀具的主切削刃相對于工件小得多，因此在ABAQUS有限元分析中假設刀具是剛體，不考慮刀具變形和磨損，刀具的物理參數見表2。

加工不同材料時，應選用不同槽形的刀片，一般情況下，小進給、公差小、U鉆長徑比大時，選用切削力較小的槽形刀片，反之粗加工、公差大、U鉆長徑比小時則選切削力較大的槽形刀片。4． 使用U鉆時一定要考慮機床主軸功率、U鉆裝夾穩定性、切削液的壓力和流量，同時控制好U鉆的排屑效果，否則將在很大程度上影響孔的表面粗糙度和尺寸精度。5． 裝夾U鉆時，一定要使U鉆中心與工件中心重合，并垂直于工件表面。6．

切削力大，切削溫度高 該類型材料強度大，切削時切向應力大、塑性變形大，因而切削力大。此外材料導熱性極差，造成切削溫度升高，且高溫往往集中在刀具刃口附近的狹長區域內，從而加快了刀具的磨損。 2. 加工硬化嚴重 奧氏體不銹鋼以及一些高溫合金不銹鋼均為奧氏體組織，切削時加工硬化傾向大，通常是普通碳素鋼的數倍，刀具在加工硬化區域內切削，使刀具壽命縮短。 3.

切削力大，切削溫度高該類型材料強度大，切削時切向應力大、塑性變形大，因而切削力大。此外材料導熱性極差，造成切削溫度升高，且高溫往往集中在刀具刃口附近的狹長區域內，從而加快了刀具的磨損。2. 加工硬化嚴重奧氏體不銹鋼以及一些高溫合金不銹鋼均為奧氏體組織，切削時加工硬化傾向大，通常是普通碳素鋼的數倍，刀具在加工硬化區域內切削，使刀具壽命縮短。3.

分別創建工件和刀具材料，并賦予相應的部件 三、模型裝配 完成刀具和工件Part的創建后，在Assembly模塊創建其實例并完成裝配，如圖5所示。 四、創建分析步創建熱位移耦合分析步，分析時間根據切削距離與切削速度確定。然后，將刀具的參考點設置成set命名為RP-Tool，在歷史變量輸出反力與位移。

內孔車削中的切削力也是不可忽視的一個重要因素，對于給定的內孔車削工況（工件形狀、尺寸、夾緊方式等），切削力的大小和方向是抑制內孔車削振動，提高加工質量的重要因素，當刀具在進行切削時，切向切削力和徑向切削力使刀具產生偏斜現象，慢慢使刀具遠離工件，導致切削力偏斜，切向力將試圖強行壓下刀具，并使刀具遠離中心線，減小刀具的后角。

2、改善刀具的切削能力刀具的材料、幾何參數對切削力、切削熱有重要的影響，正確選擇刀具，對減少零件加工變形至關重要。1）合理選擇刀具幾何參數。①前角：在保持刀刃強度的條件下，前角適當選擇大一些，一方面可以磨出鋒利的刃口，另外可以減少切削變形，使排屑順利，進而降低切削力和切削溫度。切忌使用負前角刀具。②后角：后角大小對后刀面磨損及加工表面質量有直接的影響。切削厚度是選擇后角的重要條件。