普通材料高速铣削过程切削温度的研究

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高速切削技术在工业生产中的应用日益广泛,其高速、高效、高质量的特点受到大家关注的同时,对设备和刀具也提出了更高的要求,由于高速会引起温度的提高,进而增大刀具的磨损,影响刀具的耐用度,因此对高速切削过程温度特性进行研究,具有重要的意义。  本文利用热源法对高速铣削温度场进行了理论建模分析。通过点热源温度场建模进而得到了有限长线热源的温度场,给线热源一个速度,便得到了运动持续有限长线热源温度场的理论建模。然后对剪切面热源和刀/屑摩擦面热源发热量进行了计算,通过计算得到了影响高速切削温度场主要因素。  基于有限元软件ABAQUS对高速铣削过程进行了三维仿真分析。通过仿真分析得到了切削速度、切削深度以及进给速度对切削温度场的影响规律。通过对仿真结果的应力场和温度场的对比分析得到了切削温度场随切削力变化的规律。  通过单因素和多因素实验对高速铣削温度场进行了实验研究。分别设计了硬质合金刀具和球头铣刀切削铝合金、45钢和铸铁的单因素和多因素实验方案,通过单因素试验发现了切削温度、切削深度、进给速度和切削宽度对高速铣削温度场的影响规律。通过多因素实验得到了各切削参数对切削温度场影响的主次关系,并得到了各因素对切削温度场的影响趋势图,最后通过回归法得到了各因素对切削温度场影响的经验公式,并采用最小二乘法对回归方程的显著性进行了检验。  本文通过理论建模、有限元仿真、实验研究三方面对高速铣削过程中的切削温度进行了研究。通过仿真结果和实验结果对比分析,发现二者具有较好的一致性,证明了有限元仿真分析模型的有效性。通过本文的研究能够为高速干式铣削切削温度场分析提供理论支持,并对切削参数的优选提供一个参考依据。
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