外文翻译--有限元模拟的高速硬车削 中文版.doc

外文资料名称：Onthefiniteelementmodellingofhighspeedhardturning外文资料出处：IntJAdvManufTechnol附件：1.外文资料翻译译文2.外文原文指导教师评语：签名：年月日1有限元模拟的高速硬车削玛丽丝，马克陈凯译摘要：本文报告的是模拟高速硬车削时采用了有限元法。最近几年，高速硬车削已经成为切削淬硬钢时非常重要的加工工艺。这种最新操作的优势是保证了产品的质量，降低加工时间，降低成本和保护环境。这种被称为第三次系统浪潮的有限元模拟商业计划，已被付诸于实践。该方案是专为用户提供设计和分析工具的模拟切割操作。本次分析正交切削模型的提出，同时考虑了模型的工艺参数与实验结果的相关文献和讨论。此外，斜切割模型的高速硬车削正在被讨论和建造中。从报告的结论可以得出，提出的方案可以用在工业上。关键字：加工；有限元方法；硬车削1导言硬车削加工操作用于处理硬的材料，如淬硬钢。随着对制造高品质的元件的需求的日益增加，硬质钢成为现代金属切削加工中使用最广的材料之一，如齿轮、轴、轴承、模具和工具，这些种类的材料。制造切割工具是用专门的工具材料，如立方氮化硼亚硝酸盐（立方氮化硼），在加工过程中有能力克服遇到的问题。这些刀具适合在恶劣条件下加工铁基材料与硬车削，他们拥有良好的性能，即使在高温下，允许其应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，可以节省购买和处置费用，因而降低成本。干切削具有环保特点也可以归功于它的加工过程。此外，经证实高速硬车削很好的节省了时间。硬车削被很好的广泛应用，也被认为是一种不可替代的进程，因为单步执行硬车削可以代替研磨过程，用作传统整理业务；活是非传统的进程，如电火花加工（电火花），在硬加工部分，提供准确度，具有好的灵活性和节省大量的加工时间和降低成本都胜于或优于迄今4-7。但是请注意，硬车削被现代工业所采用远远没有需要的多，主要是由于下列一些现象，如快速刀具磨损或破裂和切削刃，由于对刀具需要极大的压力和温度，从而导致很差的加工结果8。此外，作为一种新型的加工过程，它需要进一步加以研究，使之可优化。大多数研究工作仅限于实验结果，但是，新型的硬车削能够提供有用的数据，以更好地理解进程。数值模拟，特别是有限元法（FEM）已广泛应用于加工2分析和预测中的切削性能在加工操作中。有限元法是一种非常强大的工具切割技术，可应用于高速硬车削。在本文件中采用有限元法，以模拟高速硬车削，调查影响切削速度的性能以及切割操作和预测的关键加工参数，其中一些有时很难测量或计算，除此以外，如温度领域的工件和工具的加工过程。然而，硬车削是一个相当复杂的过程，与传统的切削条件的不同，因此最好最好引起特别的重视；为此，出现限元方案的第三次浪潮，这是专门用于模拟切割操作。为模拟硬车削既是正交和斜切割模型的建议。2有限元模型模拟各种加工进程使用有限元方法的报告，在过去三十几年来，在参考文献9，10可以找到。第一个模式，出现在20世纪70年代，利用欧拉公式模拟正交切割。通过这一办法的有限元网格的空间固定和流动的材料以模拟该芯片的形成。计算时间在这种模式中被减少，由于一些内容需要建模工件和芯片，它主要用于模拟稳态条件下的切削过程。要素不接受严重失真，因为网格是一种先验清楚，但这一提法需要复杂的编程。此外，实验数据手头上必须在施工前，将在该模型为了确定芯片的几何形状。尽管这方法仍为一些研究人员使用，现在已提出最新版的拉格朗日方法，并得到了更广泛的使用。在此方法中，元素是渗进材料中，形状稳定的刀具适合加工工件。对于切屑的形成，刀刃切屑分离标准是适用的。迄今为止提出了许多关于几何尺寸或物理性能的标准，例如工具和刀具之间的一个临界距离，当刀具达到这一临界距离工件上接近刀刃部分的材料就会分离，这就是切屑的形成。其他有关分离的临界值标准例如，开始形成切屑的应力或应变标准，甚至提出了裂纹扩展标准。有一个缺点是这种方法在仿真时要观察大型网格的变形；由于网格是附着在工件材料上的，而塑性变形发生在切削区，所以网格发生扭曲。为了克服这一缺点通常采用连续格和自适应网格，这大大增加了所需的计算时间。然而，由于计算机的进步使得达到这样的分析水平，而减少所需的时间成为可能。请注意，所有的拉格朗日-欧拉公式（ALE），都是为了结合这两种方法的优点而提出的，但是它并没有得到广泛的应用。迄今提出的大部分模型，都属于正交切削的二维模型，而3D模型在有关文献中很罕见。这主要是因为，即使尽管三维切割更接近实际，它需要更为复杂的工件、刀具几何形状、力学性能数据，更多的计算时间。特别是，研究硬切削更加的困难。下面提供的模式是发达国家雇用第三次浪潮软件，该软件集成特殊功能适合加工3仿真。那个菜单的设计方案以这样一种方式，他们使用户能够最大限度地减少模型的准备时间。此外，它包含了广泛的数据库和工件刀具材料中常用的切割作业，提供所有需要的数据进行有效的材料模型。那个代码是拉格朗日，明确的，动态的代码，这可以执行热力耦合瞬态分析。该计划适用于为芯片和工件结网和自动重新网格化，给予准确的结果。为分析讨论数值模拟所使用的技术方案和全面的介绍其职能见参考16。3结果与讨论3.1正交切削模型图1正交切削示意图正交切削示意图如图1。削减的深度垂直在平面的数字显示，在平面应变情况下，它被认为是比较大的高度。在本次分析的工件材料是氢13热变形磨具钢和其长度是采取L=3毫米。在刀具材料是立方氮化硼和模拟toolchip界面摩擦是基于库仑摩擦法，与摩擦系数保持在设定值=0。5。字母a是切削刀具，以-5倾角，5角和0.02毫米尖端半径，用于分析。此外，高度是采取平等至F=0.05毫米/恢复，而3种不同的切割速度，即风险投资=200，250和300米/分钟，得到考虑。图2款（a）和（b）最初的网格和一个典型的网格创建工具之后切断一半以上的工件长度（L=1.5毫米的时间t=310月4日S）包括VC=300米/分。在这数字的不断啮合和适应网格程序也可以看到。注