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.外文原文指導教師評語：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：本文報告的是模擬高速硬車削時采用了有限元法。最近幾年，高速硬車削已經(jīng)成為切削淬硬鋼時非常重要的加工工藝。這種最新操作的優(yōu)勢是保證了產(chǎn)品的質量，降低加工時間，降低成本和保護環(huán)境。這種被稱為第三次系統(tǒng)浪潮的有限元模擬商業(yè)計劃，已被付諸于實踐。該方案是專為用戶提供設計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，同時考慮了模型的工藝參數(shù)與實驗結果的相關文獻和討論。此外，斜切割模型的高速硬車削正在被討論和建造中。從報告的結論可以得出，提出的方案可以用在工業(yè)上。關鍵字：加工；有限元方法；硬車削1導言硬車削加工操作用于處理硬的材料，如淬硬鋼。隨著對制造高品質的元件的需求的日益增加，硬質鋼成為現(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)省購買和處置費用，因而降低成本。干切削具有環(huán)保特點也可以歸功于它的加工過程。此外，經(jīng)證實高速硬車削很好的節(jié)省了時間。硬車削被很好的廣泛應用，也被認為是一種不可替代的進程，因為單步執(zhí)行硬車削可以代替研磨過程，用作傳統(tǒng)整理業(yè)務；活是非傳統(tǒng)的進程，如電火花加工（電火花），在硬加工部分，提供準確度，具有好的靈活性和節(jié)省大量的加工時間和降低成本都勝于或優(yōu)于迄今4-7。但是請注意，硬車削被現(xiàn)代工業(yè)所采用遠遠沒有需要的多，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，由于對刀具需要極大的壓力和溫度，從而導致很差的加工結果8。此外，作為一種新型的加工過程，它需要進一步加以研究，使之可優(yōu)化。大多數(shù)研究工作僅限于實驗結果，但是，新型的硬車削能夠提供有用的數(shù)據(jù)，以更好地理解進程。數(shù)值模擬，特別是有限元法（FEM）已廣泛應用于加工2分析和預測中的切削性能在加工操作中。有限元法是一種非常強大的工具切割技術，可應用于高速硬車削。在本文件中采用有限元法，以模擬高速硬車削，調查影響切削速度的性能以及切割操作和預測的關鍵加工參數(shù)，其中一些有時很難測量或計算，除此以外，如溫度領域的工件和工具的加工過程。然而，硬車削是一個相當復雜的過程，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程使用有限元方法的報告，在過去三十幾年來，在參考文獻9，10可以找到。第一個模式，出現(xiàn)在20世紀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的材料以模擬該芯片的形成。計算時間在這種模式中被減少，由于一些內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。要素不接受嚴重失真，因為網(wǎng)格是一種先驗清楚，但這一提法需要復雜的編程。此外，實驗數(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，元素是滲進材料中，形狀穩(wěn)定的刀具適合加工工件。對于切屑的形成，刀刃切屑分離標準是適用的。迄今為止提出了許多關于幾何尺寸或物理性能的標準，例如工具和刀具之間的一個臨界距離，當?shù)毒哌_到這一臨界距離工件上接近刀刃部分的材料就會分離，這就是切屑的形成。其他有關分離的臨界值標準例如，開始形成切屑的應力或應變標準，甚至提出了裂紋擴展標準。有一個缺點是這種方法在仿真時要觀察大型網(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。為了克服這一缺點通常采用連續(xù)格和自適應網(wǎng)格，這大大增加了所需的計算時間。然而，由于計算機的進步使得達到這樣的分析水平，而減少所需的時間成為可能。請注意，所有的拉格朗日-歐拉公式（ALE），都是為了結合這兩種方法的優(yōu)點而提出的，但是它并沒有得到廣泛的應用。迄今提出的大部分模型，都屬于正交切削的二維模型，而3D模型在有關文獻中很罕見。這主要是因為，即使盡管三維切割更接近實際，它需要更為復雜的工件、刀具幾何形狀、力學性能數(shù)據(jù)，更多的計算時間。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。那個菜單的設計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備時間。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)進行有效的材料模型。那個代碼是拉格朗日，明確的，動態(tài)的代碼，這可以執(zhí)行熱力耦合瞬態(tài)分析。該計劃適用于為芯片和工件結網(wǎng)和自動重新網(wǎng)格化，給予準確的結果。為分析討論數(shù)值模擬所使用的技術方案和全面的介紹其職能見參考16。3結果與討論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，在平面應變情況下，它被認為是比較大的高度。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，而3種不同的切割速度，即風險投資=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網(wǎng)格程序也可以看到。注