立銑刀三維建模及有限元分析

1、龍巖學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目：立銃刀三維建模及有限元分析專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化作者：歐陽巧云指導(dǎo)教師（職稱）：翁劍成講師0一五年六月一日本文以立銃刀的三維建模為基礎(chǔ)，建立了一個(gè)適用于立銃刀銃削的立體模型，通過切削力指數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式研究影響主切削力因素，以此作為有限元研究基礎(chǔ)。應(yīng)用有限元的分析軟件，研究在不同條件銃削作用下（背吃刀量、每齒進(jìn)給量、主軸轉(zhuǎn)速、懸伸長度等）立銃刀的應(yīng)力應(yīng)變情況。建立立銃刀真實(shí)三維模型，進(jìn)行有限元分析得出結(jié)論表明，其他銃削條件保持不變時(shí)，背吃刀量越大，立銃刀的應(yīng)力、應(yīng)變、位移都同時(shí)增大，而且三者增長幅度和增長趨勢幾乎相同但幅度不同，增長倍數(shù)為四倍，；當(dāng)每齒進(jìn)給量增加時(shí)

2、，立銃刀應(yīng)力、應(yīng)變、位移都同時(shí)增大，但是二者的增長幅度也是幾乎相同但幅度不同，增長倍數(shù)為2.3倍；切削速度越大，立銃刀應(yīng)力、應(yīng)變、位移會(huì)越小，三者的增長趨勢相同但是幅度不同，減小速度為0.78。由此可得出結(jié)論，背吃刀量的變化對主切削力影響最大。關(guān)鍵詞：立銃刀主切削力背吃刀量進(jìn)給量切削速度AbstractInthisarticle,itbasedonthe3Dmodelingofendmillingcutterthatestablishedathree-dimensionalmodelissuitableforverticalmillingcuttermilling.Bycuttingforce

3、indexempiricalformularesearchthefactorsaffectingthemaincuttingforce,whileitasafiniteelementresearchfoundation.ByingFiniteelementanalysissoftwarethatweresearchedstressstrainoftheverticalmillingcutterunderdifferentconditionsofmilling,turningback,eachtoothfeeding,spindlespeed,overhanginglength,etc.Wind

4、millreal3Dmodelisestablished,thefiniteelementanalysisconclusionsshowthatothermillingconditionsremainunchanged,turningback.Thereisgreatertverticalstress,strainanddisplacementofthemillingcutterisincreasedatthesametime.Andthethreegrowthandgrowthtrendisalmostthesamebutdifferent.Thegrowthinmultiplesoffou

5、rtimes.Theverticalmillingcutterstressisgrowth,strainanddisplacementisincreasingatthesametimewheneachtoothfeedincreases.But,theincreaseisalmostthesamebutdifferent,multipleof2.3times.withtheCuttingspeedisincrease,thestressstrainanddisplacementwillbesmaller,meanwhile,thetrendofthesamebutdifferentamplit

6、ude.Thespeedofdecreaseis0.78.Thuscometotheconclusionthatthequantityofturningthebiggestinfluenceonthemaincuttingforce.Keywords:VerticalmillingcutterThemaincuttingforceTurningbackCuttingspeed目錄1緒論32立銃刀的三維建模42.1 立銃刀幾何參數(shù)42.2 立銃刀建模43立銃刀的有限元分析53.1 立銃刀模型材料屬性的確定53.2 立銃刀模型的網(wǎng)格劃分53.3 銃刀條件約束63.4 銃刀有限元分析步驟73.4.1

7、 背吃刀量對立銃刀應(yīng)力應(yīng)變位移的影響83.4.2 每齒進(jìn)給量對立銃刀應(yīng)力應(yīng)變位移的影響93.4.3 切削速度對立銃刀應(yīng)力應(yīng)變位移場的影響10結(jié)論12致謝語12參考文獻(xiàn)12緒論立銃刀主要用于數(shù)控機(jī)床中立式銃床上加工階臺面、凹槽、溝槽，也能利用加工銃削精確一些成形表面。立銃刀主要是圓周運(yùn)動(dòng)進(jìn)行銃削切削，銃刀端面與工件接觸應(yīng)力較少，一般情況下我們都是讓銃刀做橫向銃削運(yùn)動(dòng)進(jìn)行工作。立銃刀在銃削時(shí)直接工作沒有空程，銃削時(shí)速度相對較高，所以立銃刀一種效率高切削速度快的機(jī)床道具。在切削如不銹鋼、鍛鋼等難度系數(shù)較高的加工材料時(shí)，為了合理利用有限元方法有效分析立銃刀的刃部靜態(tài)應(yīng)力應(yīng)變和變形，則要通過建立較為精準(zhǔn)

8、的三維模型。立銃刀的規(guī)格種類繁多，切削刀刃結(jié)構(gòu)復(fù)雜，切削也是多方位，故在論文中只確定一種立銃刀規(guī)格尺寸在中建立三維模型，再而生成立銃刀工程圖，通過替換柄部或其他零部件的方式自動(dòng)生成目標(biāo)模型圖紙。這樣可以節(jié)省設(shè)計(jì)制圖繁瑣步驟，更高效率的分析立銃刀的參數(shù)變化，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，得出更有效的研究分析結(jié)果。機(jī)械從微觀上講，是人類在長期生產(chǎn)與實(shí)踐中創(chuàng)造出來的方便快捷容易快速的被人們在生活中利用并使用的技術(shù)裝置；從宏觀上講，一個(gè)國家與社會(huì)的發(fā)展和國防力量重要標(biāo)志與先進(jìn)的里程碑。而據(jù)統(tǒng)計(jì)，在機(jī)械制造業(yè)中的切削工藝在如今高速發(fā)展的社會(huì)中占有越來越重要的地位，特別是在面對如今人們追求的更復(fù)雜精確的機(jī)器時(shí)，

9、需要更為高效率的切削方式來進(jìn)行零部件小型簡易成品加工。在早期18世紀(jì)中葉時(shí)蒸汽機(jī)的使用，就產(chǎn)生了第一次工業(yè)革命。而在進(jìn)入20世紀(jì)初期時(shí)，機(jī)械制造業(yè)就在世界開啟了運(yùn)動(dòng)狂潮，隨著萊特兄弟第一架飛機(jī)和費(fèi)希爾發(fā)明的洗衣機(jī)等的制造成功，就預(yù)示著機(jī)械在我們?nèi)粘Ｉ钪姓加胁豢杀蝗〈牡匚?，并?biāo)志著社會(huì)的進(jìn)步與人民文明生活程度提高。伴隨著機(jī)械業(yè)的快速蓬勃發(fā)展，我們在現(xiàn)實(shí)生活追求更高效率，更低能源，更安全的機(jī)械品質(zhì)，各個(gè)國家都凝聚大量的財(cái)力物力來發(fā)展機(jī)械行業(yè)，希望自己國家成為世界機(jī)械行業(yè)的領(lǐng)頭軍。如今，機(jī)械的發(fā)展程度為國家的工業(yè)技術(shù)水平高低的一個(gè)重要衡量標(biāo)準(zhǔn)，也是國家的工業(yè)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要表現(xiàn)，因此，對于我們

10、現(xiàn)代學(xué)習(xí)機(jī)械或從事機(jī)械行業(yè)，學(xué)習(xí)和掌握研究機(jī)械中的優(yōu)化是極為必需和有意義的。機(jī)械制造系統(tǒng)其中就包括，生產(chǎn)系統(tǒng)、制造系統(tǒng)、工藝系統(tǒng)等這三個(gè)系統(tǒng)，而工藝系統(tǒng)中，刀具夾具車床就可以組成一個(gè)相對的單一獨(dú)立系統(tǒng)。當(dāng)在進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，切削加工是一種的得到加工精度高，加工效率高，產(chǎn)品生產(chǎn)周期縮小。尺寸要素精確，形狀標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械零件常使用的加工方法。在數(shù)控銃床中，立銃刀作為主要的一種切削工具，一般采用硬度高、強(qiáng)度高、剛度高的材料，可以保證切削的精確性和道具軌跡的穩(wěn)定。立銃刀是車輛工程、航空航空、模具制造等這些制造行業(yè)中必不可少的一種切削刀具。隨著現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展與科技文化進(jìn)步，對生成成品的精度和加工的高效性的要求不

11、斷提高，發(fā)明家設(shè)計(jì)了不同類別的立銃刀對原材料進(jìn)行加工，在本文中我將要研究的是銃刀中的平頭銃刀。平頭銃刀它的刃部受力大，且主刃是進(jìn)行切削圓周運(yùn)動(dòng)軸向方向受力隨之較大。因銃削運(yùn)動(dòng)是機(jī)械制造中常見研究類型，但是僅根據(jù)其應(yīng)力應(yīng)變建模難度較大，故銃削運(yùn)動(dòng)的研究是為尋求更高效更為精準(zhǔn)的材料加工的一個(gè)研究方向。工件材料、切削速度、切削厚度在實(shí)際加工過程中會(huì)切削力造成影響，從而引發(fā)切削變形加大。工件材料強(qiáng)度系數(shù)高，切削過程的摩擦系數(shù)較小。而材料塑性相對較大，在切削過程中應(yīng)力越大變形越大。切削速度越高，在沒有積屑瘤情況下，切削力越小，變形系數(shù)降低，反之升高。切削厚度增加，切削角度增大，摩擦系數(shù)會(huì)減小，切削力減小

12、，變形變小。切削力在銃削運(yùn)動(dòng)中對多方面條件性能都有重大影響。如，切削力大，則主切削刃受力大，導(dǎo)致道具磨損越大，從而引起道具壽命的大大剪短。最終在銃削加工過程中加大了加工成本，降低了生產(chǎn)時(shí)的安全性。故研究立銃刀切削力因素影響成為工業(yè)生產(chǎn)中一個(gè)必要過程，將立銃刀的三維建模作為研究基礎(chǔ)從而展開設(shè)計(jì)分析，這將對人類工業(yè)進(jìn)步具有重大意義與探索價(jià)值。二立銃刀的三維建模2.1 立銃刀幾何參數(shù)通過查找機(jī)械設(shè)計(jì)手冊,確定立銃刀幾何參數(shù)如下表2.1:表2.1立銃刀基本幾何參數(shù)刃徑(D)柄部規(guī)格刃長(L)總長刃數(shù)(Z)倒角(C)刀柄倒角刀柄槽長刀柄槽寬20MW3612041.5O452013.222.2 立銃刀建模

13、主要三維建模方法有三種，分別是線框建模、曲面建模、實(shí)體建模。而現(xiàn)國際上三維實(shí)體建模方法很多，常見的模式有：邊界表示法(BR,Bred)、構(gòu)造立體幾何法(CSG、混合模式(HybridModel)、空間單元表示法、半空間法。此文中我們需要建立的立銃刀模型則是需要實(shí)體建模。立銃刀的結(jié)構(gòu)主要由柄部、頸部、刃部三部分組成，刃部是切削工件的主要接觸部分，也是立銃刀的主要工作部分。在建立三維模型主要步驟如下：(1)在拉伸的圓柱體上畫出刀刃輪廓曲線，選中輪廓拉伸切除(2)畫刀刃連接部分的頸部，在輪廓線上進(jìn)行掃描切除(3)對刀刃輪廓執(zhí)行扭曲命令(4)在刀刃端部畫出輪廓線再掃描切除，最后進(jìn)行圓柱拉伸，柄部生成(

14、5)在柄部兩面進(jìn)行切除-拉伸，整個(gè)刀具模型建立完成圖2.1立銃刀三維實(shí)體模型三立銃刀的有限元分析3.1立銃刀模型材料屬性的確定由于立銃刀在切削中會(huì)由于道具與工件的相對運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的摩擦力、沖擊力、振動(dòng)等,所以立銃刀材料一般選取硬度較高、耐熱性能好、強(qiáng)度和硬度較高、工藝性能好不易的材料，與此同時(shí)我們還應(yīng)該考慮生產(chǎn)實(shí)際的實(shí)用性與經(jīng)濟(jì)性。在本文立銃刀有限元分析中的材料選取硬質(zhì)合金鴇鉆（YG6,材料性能指標(biāo)如下表3.1所示：表3.1材料屬性彈性模量210Mpa泊松比0.28質(zhì)量密度7.6g/cmA3屈服力235Mpa3.2立銃刀模型的網(wǎng)格劃分有限元網(wǎng)格劃分是進(jìn)行有限元分析中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。由于有限元分

15、析的本質(zhì)是將連續(xù)離散復(fù)雜的數(shù)學(xué)問題轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄬唵蔚挠邢迒卧治龇椒?。而網(wǎng)格的合理劃分也是進(jìn)行進(jìn)行精準(zhǔn)有限元分析的前提。網(wǎng)格劃分的越精細(xì)，分析數(shù)據(jù)將會(huì)越準(zhǔn)確，但同時(shí)數(shù)據(jù)冗余處理速度變慢。故網(wǎng)格的劃分直接影響了有限元分析的結(jié)果，我們?yōu)榫C合合理的利用資源應(yīng)采用經(jīng)濟(jì)合適的網(wǎng)格劃分。Solid-worksSimulation提供了四種不同網(wǎng)格的類別劃分，分為一階四面體單元、一階三角形殼單元、二階四面體單元、二階三角形殼單元通過Solid-works軟件，從建立立銃刀三維幾何模型，材料屬性、單元類型確定之后，即可以對立銃刀劃分有限元網(wǎng)格。生成的有線網(wǎng)格，可以產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)編號坐標(biāo)和單元拓?fù)潢P(guān)系。網(wǎng)格的疏密程度根

16、據(jù)分析需要控制調(diào)整。網(wǎng)格實(shí)際劃分分為三步：評估幾何模型、處理邊界、創(chuàng)建網(wǎng)格。實(shí)際應(yīng)用中，我們在Solid-works中只要在網(wǎng)格密度（粗糙-良好）中拉取選擇就可以選擇合適的網(wǎng)格密度。生成的網(wǎng)格最后得到的數(shù)據(jù)為，有545卯元，8133節(jié)點(diǎn)數(shù)。圖3.1立銃刀的網(wǎng)格圖3.3 銃刀條件約束在進(jìn)行有限元分析時(shí)，必定需要對立銃刀刀刃進(jìn)行載荷施加。在這之前必須先對立銃刀進(jìn)行約束。模擬刀具切削工件時(shí)的，必須先要固定刀具的刀柄處，即在刀柄圓周出施加力約束。在Solid-works中即可通過夾具-固定對立銃刀刀柄施加約束力，以保證在對刃部施加力時(shí)保證刀具固定不會(huì)發(fā)生相對滑動(dòng)。在立銃刀的網(wǎng)格圖上給刀柄施加力，得到立

17、銃刀的有限元模型，如圖3.2所示。圖3.2立銃刀載荷約束圖在軟件Solid-works中進(jìn)行有限元分析時(shí)，對立銃刀刀刃施加載荷是必不可少的。網(wǎng)格劃分與有限元分析模型的約束條件確定之后，就可在有限元三維實(shí)體模型上施加載荷了。假定立銃刀用來銃削外輪廓，則它的主切削刃參與切削。這時(shí)，切削力將會(huì)根據(jù)切削情況分布在主切削刃上。在本文中，僅研究主切削面上的法向作用力，不作空間三力分析。圖3.3為加載法向銃削力示意圖。圖3.3施加載荷立銃刀承載的應(yīng)力應(yīng)變與位移，對立銃刀在在進(jìn)行銃削加工工作過程中的穩(wěn)定性、切削熱、切削溫度，立銃刀的磨損與使用壽命有著很大影響。影響立銃刀應(yīng)力應(yīng)變的因素很多，包括了材料、刀具螺旋

18、角、切削液等很多不同方面。其中，對立銃刀承載的應(yīng)力應(yīng)變與位移，主要影響因素是背吃刀量Ap、每齒進(jìn)給量fz、切削速度Vc,則對研究銃削條件對應(yīng)力應(yīng)變位移影響有重大意義。3.4 銃刀載荷施加3.4.1 背吃刀量對立銃刀應(yīng)力應(yīng)變位移的影響根據(jù)立銃刀總長度L=120,刀具圓周M二20,刀刃數(shù)為4刃，立銃刀材料選取硬質(zhì)合金鴇鉆（YG6,水平銃肖U合金鋼ob二為235MPa主軸轉(zhuǎn)速n=6000r/min,每齒進(jìn)給量fz=0.1mnZz時(shí)，利用切削力經(jīng)驗(yàn)公式FcCFC.aFXFCYFCZFC.fVC.KFC式中Fc-主切削力（N）;Cfc-主切削力系數(shù)，其大小主要取決于銃削材料和切削條件的系數(shù)Xfc、yfo

19、zfc-分別為背吃刀量Ap、每齒進(jìn)給量fz、切削速度Vc指數(shù)，KFc-實(shí)際加工外在條件，與經(jīng)驗(yàn)公式試驗(yàn)的條件因素不相符合時(shí)，對主切削力的修正系數(shù)，如表3.2所示表3.2主切削力修正系數(shù)F/(mm/r)0.100.150.20.250.300.350.400.450.550.6&c1.181.111.061.0310.970.960.940.9250.9在以背吃刀量為變量時(shí)，為了方便計(jì)算確定仁0.30,故限=1,vc=50m/mi膜它系數(shù)通過查找機(jī)械設(shè)計(jì)手冊確定得：Cfc=270Xfc=1yfc=0.75zfc=-0.15確定以上變量后，則可以確定通過改變背吃刀量Ap來改變主切削刃上的切

20、削力，背吃刀量依次取1mm2mm3mm4mm計(jì)算出主切削力如下表3.3所示：表3.3背吃刀量不同情況下主切削力結(jié)果圖主切削力背吃刀量Ap1mm2mm3mm4mmFc60.9121.8182.7243.6利用之前載荷添加方式在立銃刀三維模型進(jìn)行載荷施加和條件約束，進(jìn)行運(yùn)行求解。彈性模量每齒進(jìn)給量fz=O.1mim/z,vc=50m/min,主軸轉(zhuǎn)速n=6000r/min時(shí)，背吃不同有限元計(jì)算結(jié)果立銃刀的最大應(yīng)力應(yīng)變位移分布如表3.4:表3.4背吃刀量不同情況下應(yīng)力應(yīng)變位移分布結(jié)果1mm2mm3mm4mmVON:vonMises應(yīng)力(N/mA2)320.855Mpa640.917Mpa961.63

21、9Mpa1283.42MpaURES:合位移（mm）0.01760140.035171mm0.052771mm0.0704058ESTRN:對等應(yīng)變0.0007606910.001519820.002280350.00304276由以上數(shù)據(jù)可得出結(jié)論，立銃刀的最大應(yīng)力，應(yīng)變，位移隨著背吃刀量的增大而增大，其增長速度都呈現(xiàn)相對穩(wěn)定的近似等差數(shù)列遞增，同時(shí)都是以Imnfi個(gè)基數(shù)的數(shù)值成差數(shù)列遞增，三者的增長趨勢大抵相同。當(dāng)立銃刀的背吃刀量由1mm曾大到4mnW,最大應(yīng)力從3320.855Mpa2增大到1283.42Mpa,最大應(yīng)變從0.000760691增加到0.00304276,最大合位移從0.

22、0176014增加到0.0704058,三者都增加了4倍。很明顯可以得出，立銃刀的應(yīng)力應(yīng)變位移隨著背吃刀量的增加而增加。由于主要重要數(shù)據(jù)結(jié)果都已有圖表表示，故有限元分析解析圖不再一一展現(xiàn)，只將圖3.4Ap=1mmfz=0.3mm/z,n=6000r/min時(shí)立銃刀變形量分布1.76。工ifrll.-HfiTi-OM1.I.D2Ta.-0D2_1理WQiUq.dqm-UHA=1mmfz=0.3mm/z,n=60007min時(shí)立銃刀變形量分布圖截取，具體可看圖3.4:pIi.IBTlQF?1.3.4.2 每齒進(jìn)給量對立銃刀應(yīng)力應(yīng)變位移的影響在有限元元應(yīng)力應(yīng)變位移中改變每齒進(jìn)給量，根據(jù)表1-1分別取

23、0.1mm/z、0.2mm/z、0.3mm/z、0.4mm/z,立銃刀約束條件保持不變，公式中的參數(shù)因前面已查表確定故不再改變。立銃刀仍采用直徑為20mr1»硬質(zhì)合金鴇鉆立銃刀，刃數(shù)4刃，切削力為。b=235MPa的合金鋼，主軸轉(zhuǎn)速n=6000r/min,背吃刀量A=1mm當(dāng)進(jìn)給量分別取作0.1mm/z、p0.2mm/z、0.3mm/z、0.4mm/z時(shí)，計(jì)算得出主切削力如下表3.5所示表3.5進(jìn)給量不同情況下主切削力計(jì)算結(jié)果主切削力進(jìn)給量f0.1mm/z0.2mm/z0.3mm/z0.4mm/zFc31.547.660.972.5利用之前載荷添加方式在立銃刀三維模型進(jìn)行載荷施加和條

24、件約束，進(jìn)行運(yùn)行求解。有限元分析求解結(jié)果如下表2-5所示：圖2-5為背吃刀量Ap=1mm每齒進(jìn)給量分別為0.1mm/z、0.2mm/z、0.3mm/z、0.4mm/z,主軸轉(zhuǎn)速n=6000r/min時(shí)，：立銃刀的最大應(yīng)變應(yīng)力位移分布。進(jìn)給量不同有限元計(jì)算結(jié)果如表3.6表3.6進(jìn)給量不同情況下應(yīng)力應(yīng)變位移分布結(jié)果0.1mm/z0.2mm/z0.3mm/z0.4mm/zVON:vonMises應(yīng)力(N/mA2)165.891Mpa251.157Mpa320.855Mpa382.915MpaURES:合位移（mm）0.009103420.0137604mm0.01760140.0209616ESTR

25、N:對等應(yīng)變0.0003933790.0005944960.0007606910.000905625從有限元求解結(jié)果可以分析出：隨著迸給量fz的增大，立銃刀的應(yīng)力應(yīng)變和合位移都相應(yīng)增大，但是增長的幅度會(huì)隨進(jìn)給量增大而減少。且增長量不成等差、也不成等比、也不是指數(shù)的增加，是不規(guī)律增加。當(dāng)立銃刀進(jìn)給量從0.1mm/z至I0.4mm/z時(shí)，立銃刀的應(yīng)力從165.891Mpa增力口至U382.915Mpa,應(yīng)變從0.000393379增力口至U0.000905625,合位移從0.00910342增加到0.0209616,通過該數(shù)據(jù)可以得出立銃刀的應(yīng)力應(yīng)變位移在原值上增加了2.3倍。由此可知，進(jìn)給量的成

26、等差數(shù)列的增加，對立銃刀應(yīng)力應(yīng)變位移影響要比改變背吃刀量的影響要小得多。17直peri1勾心蜜5品SEilaHwt先由力:圖3.5AD=1mm,fz=0.1mm/z,n=6000r/min時(shí)球頭立銃刀應(yīng)力應(yīng)變分布pM鼻方榭噂占由出曷黑S-ES胃必甘亶力度水1ML9Tfi.IIm3占班K-i.k.L3%Z+2.1.4-4.ILdi*J?,1J£.I.urn,Ma.r±i.«_feT&iSH.0LHZ.¥l?.2IR.DL6$.12iuO72.OJ9心土.餐口.4l472.tUDsr.Mv.4-q.PLl.«Z4.2LtG6.93.3.3切

27、削速度對立銃刀應(yīng)力應(yīng)變位移場的影響隨著機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速的不斷提升，從而將會(huì)獲得更高的切削速度。較高切削速度可以加工效率、縮短工件加工周期、降低成本，但速度越高產(chǎn)生的切削熱就會(huì)越大，切削溫度理所的升高。故研究合適的切削速度對立銃刀應(yīng)力應(yīng)變位移狀態(tài)的影響也具有非常重要的現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)意義。在有限元應(yīng)力應(yīng)變的計(jì)算求解中改變刀具切削速度，Vc它的值分別?。?0m/min、100m/min、150m/min、200m/min時(shí).其它加工條件仍保持不變，根據(jù)立銃刀總長度L=120cm刀具圓周D為二20,刀刃數(shù)為4刃，立銃刀材料選取硬質(zhì)合金鴇鉆（YG6,水平銃削合金鋼仃b二為235MPa主軸轉(zhuǎn)速n=6000r/min

28、,每齒進(jìn)給量fz=0.3mnZz,背吃刀量Ad二1mm當(dāng)?shù)毒咔邢魉俣确謩e取作50m/min、100m/min、150m/min、200m/min時(shí),p計(jì)算得出立銃刀主切削力如下表3.7所示。表3.7切削力不同情況下切削力結(jié)果圖主切削力切削速度進(jìn)給速度50m/min150m/min200m/min250m/minFc45.038.236.635.4利用之前載荷添加方式在立銃刀三維模型進(jìn)行載荷施加和條件約束，進(jìn)行運(yùn)行求解。有限元分析求解結(jié)果如下表2-5所示：圖2-5為背吃刀量Ap=1mm切削速度分別為50m/min、100m/min、150m/min、200m/min,主軸轉(zhuǎn)速n=6000n/mi

29、n時(shí)，：立銃刀的大應(yīng)變應(yīng)力位移分布。切削速度不同有限元計(jì)算結(jié)果如下表3.8所示：表3.8切削速度不同情況下應(yīng)力應(yīng)變位移分布結(jié)果50m/min100m/min150m/min200m/minVON:vonMises應(yīng)力(N/mA2)236.987Mpa201.259Mpa192.749Mpa186.429MpaURES:合位移（mm）0.01300490.01104060.01057730.0102305ESTRN:對等應(yīng)變0.000561970.0004771490.0004570690.000442083由表3.8的數(shù)據(jù)結(jié)果可以得出，隨著切削Vc的增大，由此數(shù)據(jù)可以得出主切削力隨著切削速度的

30、增大而減小。從有限元求解結(jié)果可以分析出：立銃刀的應(yīng)力應(yīng)變和合位移都隨切削力增大相應(yīng)減小。減小的幅度都不是很大，且減小量不成等差、也不成等比、也不是指數(shù)的減小，是不規(guī)律減小。當(dāng)立銃刀切削速度從50m/min到200m/min時(shí)，立銃刀的應(yīng)力從236.987Mpa減小至U186.429Mpa,應(yīng)變從0.00056197減小至U0.000442083,合位移從0.0130049減小至I0.0102305，通過該數(shù)據(jù)可以得出立銃刀的應(yīng)力應(yīng)變位移在原值上減少了1.2倍。由此可知，切削vc的成等差數(shù)列的增加，對立銃刀應(yīng)力應(yīng)變位移影響要比改變背吃刀量與進(jìn)給量的影響要小得多。郵京田口工立餐口WflL¥4«MLi*aETJ.加21G,為517H.29?,打T,G11"F.4l4.4-IT?,Title?Q_1%；ML1MQ.l$l.M3L2&0_.JBI,43JbJSGia現(xiàn)lM4$1*.1LT電ITS,344.sMe.Gae#叫“Lm.«1%ni,酊凱>F'lrtpiotflO4圖3.6A=1mmfZ=0.3mm/z,Vc=50m/min時(shí)的球頭立銃刀變形量分布結(jié)論本文