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圖8 切削力系數(shù)、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(duì)較差，導(dǎo)致它對(duì)切削力非常敏感，如圖9所示。圖9 微銑削中切削條件對(duì)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(duì)于微銑削質(zhì)量的影響不可忽略。

當(dāng)前，我國(guó)正處于由制造業(yè)大國(guó)向制造業(yè)強(qiáng)國(guó)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(zhǎng)，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。

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

由于材料具有高的硬度和強(qiáng)度，原子密度和結(jié)合力大，斷裂韌度和持久塑性高，在切削過程中切削力大，而且切削力的波動(dòng)也比較大。加工過程中產(chǎn)生的熱量多，在切削區(qū)集中了大量的切削熱，形成很高的切削溫度。再加上強(qiáng)化系數(shù)高，在切削力和切削熱的作用下產(chǎn)生巨大的塑性變形，造成加工硬化。

此外，Cohesive單元的剛度退化過程可平滑模擬裂紋擴(kuò)展的能量耗散，解決了傳統(tǒng)有限元模擬中裂紋擴(kuò)展時(shí)的網(wǎng)格畸變與計(jì)算不收斂問題，提升了切削力、裂紋擴(kuò)展長(zhǎng)度等關(guān)鍵參數(shù)的計(jì)算精度。從工程適用性角度考量，該方法可直接服務(wù)于巖石切削工藝優(yōu)化。在石油工程鉆井、礦山機(jī)械切削等實(shí)際場(chǎng)景中，巖石內(nèi)部存在天然微裂紋與缺陷，多裂紋擴(kuò)展直接影響切削效率與刀具磨損。

不同切削深度下二維巖石切削分析 線性切削廣泛應(yīng)用于巖石的數(shù)值試驗(yàn)中，在線性切削過程中切削刀具以設(shè)定的速度劃過巖石表面，同時(shí)以不同深度切削巖石，切削破壞表層部分巖石材料。使用ABAQUS有限元軟件建立單刀線性切削巖石材料仿真模型，研究切削深度對(duì)巖石切削中切削力的影響。1.計(jì)算模型運(yùn)用有限元顯示動(dòng)力學(xué)分析方法進(jìn)行仿真模擬計(jì)算。

東莞某五金精密加工廠，此前需要分三槽換液加工不同材質(zhì)，年換液兩次，刀具損耗和廢液處理成本很高，應(yīng)用杉山切削液后，換液周期延長(zhǎng)至兩年，刀具損耗降低35%，綜合加工成本下降38%，設(shè)備稼動(dòng)率提升至95%，年新增利潤(rùn)超15萬元，驗(yàn)證了產(chǎn)品的實(shí)際價(jià)值。

三、普通螺紋的編程加工 在目前的數(shù)控車床中，螺紋切削一般有三種加工方法：G32直進(jìn)式切削方法、G92直進(jìn)式切削方法和G76斜進(jìn)式切削方法，由于切削方法的不同，編程方法不同，造成加工誤差也不同。我們?cè)诓僮魇褂蒙弦屑?xì)分析，爭(zhēng)取加工出精度高的零件。 1、G32直進(jìn)式切削方法，由于兩側(cè)刃同時(shí)工作，切削力較大，而且排削困難，因此在切削時(shí)，兩切削刃容易磨損。

三、普通螺紋的編程加工 在目前的數(shù)控車床中，螺紋切削一般有三種加工方法：G32直進(jìn)式切削方法、G92直進(jìn)式切削方法和G76斜進(jìn)式切削方法，由于切削方法的不同，編程方法不同，造成加工誤差也不同。我們?cè)诓僮魇褂蒙弦屑?xì)分析，爭(zhēng)取加工出精度高的零件。 1、G32直進(jìn)式切削方法，由于兩側(cè)刃同時(shí)工作，切削力較大，而且排削困難，因此在切削時(shí)，兩切削刃容易磨損。

磨床專用切削液配方中添加了高效滲透劑和分散劑，能快速滲透到砂輪與工件的接觸縫隙，將細(xì)磨屑從磨削面剝離，同時(shí)通過液體的沖刷力將磨屑帶走并分散在切削液中，防止其沉降吸附，保持磨削區(qū)域和設(shè)備的清潔，保障磨床加工的精密性。 磨床專用切削液兼顧溫和潤(rùn)滑與砂輪保護(hù)，實(shí)現(xiàn)加工順滑性與砂輪壽命的雙重保障。

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

品質(zhì)是杉山切削液的核心競(jìng)爭(zhēng)力。原料采購環(huán)節(jié)，精選中國(guó)石化等國(guó)產(chǎn)頭部企業(yè)基礎(chǔ)油與美國(guó)、新加坡等國(guó)際知名廠商添加劑，所有原料均遵循 API 標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室三重測(cè)試確保安全環(huán)保。技術(shù)研發(fā)上，15 名專業(yè)研發(fā)人員聯(lián)合特殊行業(yè)專家與資深老師傅，形成 “雙輪驅(qū)動(dòng)” 的技術(shù)體系，自有實(shí)驗(yàn)室配備粘度計(jì)、閃點(diǎn)測(cè)定儀等專業(yè)設(shè)備，可完成抗磨、水分、清潔度等多項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)檢測(cè)。

在工藝系統(tǒng)剛度確定的前提下，隨著切削深度的增大，車削時(shí)產(chǎn)生的切削力、切削熱隨之增大，引起細(xì)長(zhǎng)軸的受力、受熱變形也增大。 因此在車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，應(yīng)盡量減少背吃刀量。 2）進(jìn)給量（f）。 進(jìn)給量增大會(huì)使切削厚度增加，切削力增大。 但切削力不是按正比增大，因此細(xì)長(zhǎng)軸的受力變形系數(shù)有所下降。 如果從提高切削效率的角度來看，增大進(jìn)給量比增大切削深度有利。 3）切削速度（v）。

2 有限元仿真軟件介紹及設(shè)置本文所采用的有限元CAE軟件為Advant Edge，是一款專業(yè)性較強(qiáng)、針對(duì)優(yōu)化金屬切削和輔助刀具設(shè)計(jì)的軟件，提供了多種2D和3D（包括車削、銑削、鉆削和拉削等）工藝分析模塊。本文中的有限元仿真可直接采用Advant Edge自帶的二維拉削模塊進(jìn)行，其大致分析流程為：刀具及工件參數(shù)設(shè)定、網(wǎng)格劃分、材料定義、切削參數(shù)定義、求解過程分析和仿真結(jié)果分析。