外文翻譯--有限元模擬的高速硬車削 中文版.doc

外文資料名稱：Onthefiniteelementmodellingofhighspeedhardturning外文資料出處：IntJAdvManufTechnol附件：1.外文資料翻譯譯文2.外文原文指導(dǎo)教師評(píng)語：簽名：年月日1有限元模擬的高速硬車削瑪麗絲，馬克陳凱譯摘要：本文報(bào)告的是模擬高速硬車削時(shí)采用了有限元法。最近幾年，高速硬車削已經(jīng)成為切削淬硬鋼時(shí)非常重要的加工工藝。這種最新操作的優(yōu)勢(shì)是保證了產(chǎn)品的質(zhì)量，降低加工時(shí)間，降低成本和保護(hù)環(huán)境。這種被稱為第三次系統(tǒng)浪潮的有限元模擬商業(yè)計(jì)劃，已被付諸于實(shí)踐。該方案是專為用戶提供設(shè)計(jì)和分析工具的模擬切割操作。本次分析正交切削模型的提出，同時(shí)考慮了模型的工藝參數(shù)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的相關(guān)文獻(xiàn)和討論。此外，斜切割模型的高速硬車削正在被討論和建造中。從報(bào)告的結(jié)論可以得出，提出的方案可以用在工業(yè)上。關(guān)鍵字：加工；有限元方法；硬車削1導(dǎo)言硬車削加工操作用于處理硬的材料，如淬硬鋼。隨著對(duì)制造高品質(zhì)的元件的需求的日益增加，硬質(zhì)鋼成為現(xiàn)代金屬切削加工中使用最廣的材料之一，如齒輪、軸、軸承、模具和工具，這些種類的材料。制造切割工具是用專門的工具材料，如立方氮化硼亞硝酸鹽（立方氮化硼），在加工過程中有能力克服遇到的問題。這些刀具適合在惡劣條件下加工鐵基材料與硬車削，他們擁有良好的性能，即使在高溫下，允許其應(yīng)用在高切割速度和不使用任何切削液2；由于不使用切削液，可以節(jié)省購買和處置費(fèi)用，因而降低成本。干切削具有環(huán)保特點(diǎn)也可以歸功于它的加工過程。此外，經(jīng)證實(shí)高速硬車削很好的節(jié)省了時(shí)間。硬車削被很好的廣泛應(yīng)用，也被認(rèn)為是一種不可替代的進(jìn)程，因?yàn)閱尾綀?zhí)行硬車削可以代替研磨過程，用作傳統(tǒng)整理業(yè)務(wù)；活是非傳統(tǒng)的進(jìn)程，如電火花加工（電火花），在硬加工部分，提供準(zhǔn)確度，具有好的靈活性和節(jié)省大量的加工時(shí)間和降低成本都勝于或優(yōu)于迄今4-7。但是請(qǐng)注意，硬車削被現(xiàn)代工業(yè)所采用遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有需要的多，主要是由于下列一些現(xiàn)象，如快速刀具磨損或破裂和切削刃，由于對(duì)刀具需要極大的壓力和溫度，從而導(dǎo)致很差的加工結(jié)果8。此外，作為一種新型的加工過程，它需要進(jìn)一步加以研究，使之可優(yōu)化。大多數(shù)研究工作僅限于實(shí)驗(yàn)結(jié)果，但是，新型的硬車削能夠提供有用的數(shù)據(jù)，以更好地理解進(jìn)程。數(shù)值模擬，特別是有限元法（FEM）已廣泛應(yīng)用于加工2分析和預(yù)測(cè)中的切削性能在加工操作中。有限元法是一種非常強(qiáng)大的工具切割技術(shù)，可應(yīng)用于高速硬車削。在本文件中采用有限元法，以模擬高速硬車削，調(diào)查影響切削速度的性能以及切割操作和預(yù)測(cè)的關(guān)鍵加工參數(shù)，其中一些有時(shí)很難測(cè)量或計(jì)算，除此以外，如溫度領(lǐng)域的工件和工具的加工過程。然而，硬車削是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過程，與傳統(tǒng)的切削條件的不同，因此最好最好引起特別的重視；為此，出現(xiàn)限元方案的第三次浪潮，這是專門用于模擬切割操作。為模擬硬車削既是正交和斜切割模型的建議。2有限元模型模擬各種加工進(jìn)程使用有限元方法的報(bào)告，在過去三十幾年來，在參考文獻(xiàn)9，10可以找到。第一個(gè)模式，出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代，利用歐拉公式模擬正交切割。通過這一辦法的有限元網(wǎng)格的空間固定和流動(dòng)的材料以模擬該芯片的形成。計(jì)算時(shí)間在這種模式中被減少，由于一些內(nèi)容需要建模工件和芯片，它主要用于模擬穩(wěn)態(tài)條件下的切削過程。要素不接受嚴(yán)重失真，因?yàn)榫W(wǎng)格是一種先驗(yàn)清楚，但這一提法需要復(fù)雜的編程。此外，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)手頭上必須在施工前，將在該模型為了確定芯片的幾何形狀。盡管這方法仍為一些研究人員使用，現(xiàn)在已提出最新版的拉格朗日方法，并得到了更廣泛的使用。在此方法中，元素是滲進(jìn)材料中，形狀穩(wěn)定的刀具適合加工工件。對(duì)于切屑的形成，刀刃切屑分離標(biāo)準(zhǔn)是適用的。迄今為止提出了許多關(guān)于幾何尺寸或物理性能的標(biāo)準(zhǔn)，例如工具和刀具之間的一個(gè)臨界距離，當(dāng)?shù)毒哌_(dá)到這一臨界距離工件上接近刀刃部分的材料就會(huì)分離，這就是切屑的形成。其他有關(guān)分離的臨界值標(biāo)準(zhǔn)例如，開始形成切屑的應(yīng)力或應(yīng)變標(biāo)準(zhǔn)，甚至提出了裂紋擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)。有一個(gè)缺點(diǎn)是這種方法在仿真時(shí)要觀察大型網(wǎng)格的變形；由于網(wǎng)格是附著在工件材料上的，而塑性變形發(fā)生在切削區(qū)，所以網(wǎng)格發(fā)生扭曲。為了克服這一缺點(diǎn)通常采用連續(xù)格和自適應(yīng)網(wǎng)格，這大大增加了所需的計(jì)算時(shí)間。然而，由于計(jì)算機(jī)的進(jìn)步使得達(dá)到這樣的分析水平，而減少所需的時(shí)間成為可能。請(qǐng)注意，所有的拉格朗日-歐拉公式（ALE），都是為了結(jié)合這兩種方法的優(yōu)點(diǎn)而提出的，但是它并沒有得到廣泛的應(yīng)用。迄今提出的大部分模型，都屬于正交切削的二維模型，而3D模型在有關(guān)文獻(xiàn)中很罕見。這主要是因?yàn)椋词贡M管三維切割更接近實(shí)際，它需要更為復(fù)雜的工件、刀具幾何形狀、力學(xué)性能數(shù)據(jù)，更多的計(jì)算時(shí)間。特別是，研究硬切削更加的困難。下面提供的模式是發(fā)達(dá)國家雇用第三次浪潮軟件，該軟件集成特殊功能適合加工3仿真。那個(gè)菜單的設(shè)計(jì)方案以這樣一種方式，他們使用戶能夠最大限度地減少模型的準(zhǔn)備時(shí)間。此外，它包含了廣泛的數(shù)據(jù)庫和工件刀具材料中常用的切割作業(yè)，提供所有需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的材料模型。那個(gè)代碼是拉格朗日，明確的，動(dòng)態(tài)的代碼，這可以執(zhí)行熱力耦合瞬態(tài)分析。該計(jì)劃適用于為芯片和工件結(jié)網(wǎng)和自動(dòng)重新網(wǎng)格化，給予準(zhǔn)確的結(jié)果。為分析討論數(shù)值模擬所使用的技術(shù)方案和全面的介紹其職能見參考16。3結(jié)果與討論3.1正交切削模型圖1正交切削示意圖正交切削示意圖如圖1。削減的深度垂直在平面的數(shù)字顯示，在平面應(yīng)變情況下，它被認(rèn)為是比較大的高度。在本次分析的工件材料是氫13熱變形磨具鋼和其長度是采取L=3毫米。在刀具材料是立方氮化硼和模擬toolchip界面摩擦是基于庫侖摩擦法，與摩擦系數(shù)保持在設(shè)定值=0。5。字母a是切削刀具，以-5傾角，5角和0.02毫米尖端半徑，用于分析。此外，高度是采取平等至F=0.05毫米/恢復(fù)，而3種不同的切割速度，即風(fēng)險(xiǎn)投資=200，250和300米/分鐘，得到考慮。圖2款（a）和（b）最初的網(wǎng)格和一個(gè)典型的網(wǎng)格創(chuàng)建工具之后切斷一半以上的工件長度（L=1.5毫米的時(shí)間t=310月4日S）包括VC=300米/分。在這數(shù)字的不斷嚙合和適應(yīng)網(wǎng)格程序也可以看到。注