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第27卷第l期 机械设计与研究 V01．27No．1
MachineandResearch Feb．．2()1I
2011年2月 Design
文章编号：1006—2343(2011)01-056-07
高速干切削过程的三维有限元仿真-q试验
王和平，吴申峰，张雪萍
(上海交通大学
摘要：针对淬硬轴承钢的干态车削过程，在Abaqus中建立考虑PCBN刀尖半径的热力耦合三维有限元
切削模型．首次仿真预测出周期性绝热剪切引起的三维锯齿形切屑，并且切屑在刀屑接触面上的特征线和材
料挤压流动方向，以及切屑自由表面沿进给量方向和沿切削深度方向的切屑形态与实际加工形成的切屑形态
都能够很好的吻合。通过对切削力、切削温度，切削力和切屑形态预测分析，并与实验数据的比较，揭示了刀尖
mm时，工件材料挤压变形更显著，平均切向
半径和主偏角对切削过程的影响。研究发现：刀尖半径增大到O．8
力增大了17N．与实验结果比较相符。，斜角切削过程中材料受到的挤压变形力更大，温升更加明显，最高温度
达到l289℃。与试验测量的切削区平均温度l100℃接近；预测的平均切向力为150N，与实验值相差只有7％。
关键词：淬硬轴承钢；三维切削；刀尖半径；主偏角；绝热剪切；锯齿切屑；切削仿真
中图分类号：TG506．1 文献标识码：A
DFinite Simulationon Hard
3 Element High—speedDry
Processand
Turning ExperimentAnalysis
WANG
He-ping，WUShen—feng，ZHANGXue—ping
ofMechanical
(School Jiao 200240，China)
Engineering，ShanghaiTongUniversity，Shanghai
thermo-mechanicalthree—dimensionalfiniteelement basedon
Abstract：A model(FEM)isdeveloped Abaqus
softwaretosimulatethe hard PCBN toolwitha toolnoseradius．This
high—speedturningprocess，bycutting large paper
simulates3Dsawtoothinduced adiabatic validatesthatthe characteristiclineand
chip byperiodic shear，and chip
materialflowdirectiononthe interface，the onthefreeSurfacefeeddirectionandthe
chip—tool chipmorphology along
allwellmatched
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