Third Wave Systems金属切削仿真有限元解决方案

Third Wave Systems金属切削仿真有限元解决方案金属切削仿真有限元解决方案 切削加工仿真技术是研究解析切削加工过程中的物理现象 通过数值仿真得到切削过程中 的切削力 应变 应变率 切屑 刀具温度等数值 对切削参数及刀具进行DOE研究和刀 具磨损研究 以及基于切削力 温度等仿真数值对NC程序进行优化 Third Wave Systems AdvantEdgetm FEM采用有限元方法对切削加工过程进行模拟 Production Moduletm擅长于工艺分析 并基于切削力 温度等仿真数值对NC程序进行优化 AdvantEdgetm FEM AdvantEdgetm FEM采用有限元法进行切削过程的物理仿真 作为切削条件输入的内容包括 工件材料特 性 刀具几何 刀具材料特性 切削速度 冷却液参数 刀具振动参数 切削参数等 软 件通过有限元分析后 获得切削加工过程中的切削力 切屑打卷 切屑形成 切屑断裂 热流 刀具工件和切屑上的温度分布 应力分布 应变分布 残余应力分布等物理特性输 出结果 图1所示为3种刀具的切削仿真及切削力比较 图2所示为不同切削参数的切屑形成 及温度分布情况 1a 3种刀具切削仿真 AdvantEdgetm FEM拥有丰富的材料库 包括120种从铸铁到钛合金的工件材料 100种从Carbide 金刚石 到高速钢的刀具材料 TiN TiC Al2O3 TiAlN涂层材料 可进行丰富的工艺分析 如车 削 铣削 含插铣 钻孔 镗削 拉削等 冷却液侵入 喷射等方式 其刀具磨损仿真主 要采用日本的Usui算法 同时具有切削速度 进给量 前角 切削刃圆弧半径参数DOE研究 切削速度 进给量 变换刀具DOE研究 具有丰富的后处理功能 图1b 3种刀具切削力比较 在刀具的设计开发中 使用AdvantEdgetm FEM可以研究刀具的涂层 形状 材料 并为刀具推荐切削参数 在实际切削加工中 不 照搬刀具厂提供的推荐切削条件 在软件分析的基础上 就能选择出最佳的刀具和切削参 数 通过仿真分析提高材料的去除率 优化切削力及温度 切屑形成 减少金属切削中工 件的扭曲变形 降低残余应力 提高零件质量和刀具性能 减少现场试切的试验次数和成 本 仿真技术帮助企业提高产品质量 延长刀具寿命 完善加工工艺 显著降低产品制造成本 Production Moduletm Production Moduletm是一个工艺分析工具 通过对工件 刀具 材料数据及NC程序的综合分析 可以 得到整个加工过程中的切削力 温度等数据 然后 通过优化NC程序中的进给及切削速度 来优化加工过程中的切削力 温度等参数 如图3所示 图2 不同切削参数切屑形成及温度分布 通过Production Moduletm优化分析后 可以改进加工过程中切削力 温度 实现负载平衡 降低振动 缩 减加工周期 优化后的NC程序可以直接进行加工 Production Moduletm中的数据库都是通过试验或AdvantEdgetm分析获得的 输入工件 工件材料特性 刀具参数 G代码 APT代码 机床控制文件 对这些参数进行解析后 能够得到整个加 工过程中的切削力 温度 功率等结果 然后 通过自动优化CNC程序功能或优化进给及 切削速度参数 优化切削力 温度及加工周期 从而提高生产效率 NC程序优化前后切削 力及加工周期的比较 如图4所示 图3 通过对工件 加工路径 NC程序的综合分析得到整个加工过程中的切削力 图4 NC程序优化前后切削力及加工周期比较 红色为优化前 绿色为优化后 结束语 随着数值计算技术的