基于Advantedge仿真的具有表面功能结构的刀具设计.pdf

加工技术与机床
理?01.1年氧
DOI:10.3969/j.issn.1009-9492.2014.05.003
基于 Advantedge1仿真的具有表面功能结构的刀具设计*
杨文恺,陈永洁,李宁
(华中科技大学,湖北武汉430074)
摘要:表面功能结构又称表面微观结构已经在改善材料加工性能方面,如表面摩擦性能和表面承载能力等,得到了广泛的认可,
改善了刀貝性能。通过设计带有微结构的刀具,用于改善钛合金的切削加工过程中刀具的磨损状况,延长刀具的使用寿命。并
且在设计的过程中借助先进的有限元仿真软件 Third wave Advantedge FEM进行仿真模找。通过软件仿真替代大量的试切,避免
试切过程中材料的浪费,更重要的是,可以在实际切削实验进行前对刀具的设计进行预测评价,节省了设计时间。
关键词;钛合金切削;微结构;有限元仿真
中图分类号:TG71
文献标识码:A文章编号:1009-9492(2014)05-0014-04
The Design of Surface Functional Structure Tool Based on
Advantedge Simulation
YANG Wen-kai, CHEN Yong-jie, LI Ning
Huazhong University of Science and Technology, Wuhan430074, China
Abstract: Surface functional structure, which has been widely used in optimize the mater al processing performance like surface friction
properties and surface bearing capacity, has been widely recognized and really improves the performance of tool. In this paper, one kind
of sur ace functional s l aimed at reducin e wear onion and expanding ool life n titanium cutting processing has been
desi ed The advanced finite element simulation softwae-tir wave nee FM has been used to simulate the cutting process in
the design period. With the help of finite element simulation software, a lot of material can be saved, moreover it can anticipate the
performance of designed tool before doing cutting experiment which can also save much time
Key words: titanium cutting; surface functional structure; finite element simulation
0引言
也节省了时间,缩短设计、加工周期。更重要的
在钛合金的切削加工过程中,刀屑接触区是软件仿真为实际加工提供理论依据,避免传统
域的剧烈摩擦会导致温度不断升高,刀具磨损加加工中单方面凭借经验而导致的实验不可复制性。
剧叫,刀具表面质量的下降又将导致刀具切削加工
表面功能结构叩就是一种按照一定的规则分布
性能降低,这也成为限制钛合金切削加工速度
的,有一定功能的,可以确定描述的,有高度特
影响切削加工性能的主要原因之一即。所以为了延征的表面图案。在国内外,关于微织构对刀具加
长刀具的使用寿命,减轻刀具的磨损,一个实际工性能影响的研究仍然处于起步阶段,很多研究
有效的方法就是改善刀具和工件间的摩擦側状况。者都参与其中。日本中央研究所的 Noritaka Ka
由于表面微观结构已经在改善材料加工性能方 waseem等人通过使用微沟槽深度和宽度尺寸范围
面,如表面摩擦性能和表面承载能力等,得到了在几百纳米到几十微米之间的刀具对工件进行加
广泛的认可改善了刀具性能。
工发现,改变微沟槽形状尺寸可以改变刀具的加
Third wave Advantedge FEM是一个基于材料工性能。美国的 Shuting Lei等人利用有限元分析
物性的有限元金属切削仿真软件。通过软件仿真技术,对硬质合金刀具的力学性能进行了分析,
替代大量的试切,避免试切过程中材料的浪费,其所设计刀具的特别之处在于其表面无涂层,并
*国家科技重大专项(编号:2012ZX04003-021)
收稿日期:2013-11-14
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