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确定最佳切削参数,减少试切次数,节省生产成本;
实现数控工艺优化,获得整个NC程序下的切削力、材料去除率、进给率、刀具温度峰值、功率消耗、扭矩等数值,优化NC程序,使机床负载平衡,降低振动,缩短加工时间。
3.1金属切削仿真分析系统主要内容
3.1.1金属切削有限元仿真AdvantEdge
FEM软件
通过金属切削过程仿真分析,弄清金属切削过程中切削力、切削温度、工件表面质量以及工件加工变形的规律,从而提高材料的去除率、优化切削力及温度、优化切屑形成、减少加工中工件扭曲变形、降低残余应力、提高零件质量、刀具性能、刀具寿命,减少现场试切的试验次数,帮助企业提高产品质量、提高刀具性能、完善加工工艺,显著降低产品设计及制造的成本。
3.1.2工艺NC优化AdvantEdge
Module软件
通过对工件、刀具、机床及NC程序的综合分析,得到整个加工过程中的切削力、温度峰值及消耗功率等数据;
通过优化进给量及切削速度数据来优化NC程序,改进切削力、温度,负载平衡,降低振动,缩减加工周期,充分发挥机床性能,并且使得优化后的NC程序可以直接进行加工。
使用AdvantEdge
Module的技术方案可以由图1表示。
可以对整个工件的主要加工过程进行仿真分析,对加工变形进行预测,实现工艺参数等优化;
对机床、工件、刀具及NC程序进行综合分析,优化工艺参数,使机床负载平衡,降低振动,从而提高加工质量和效率。
4.
技术方案
本次的金属切削仿真分析系统主要包括以下两个方面的内容:
金属切削有限元仿真AdvantEdge
通过对工件、刀具、机床及NC程序的综合分析,得到整个加工过程中的切削力、温度峰值及消耗功率等数据;
使用AdvantEdge
Module的技术方案可以由表示。
据观察,这种方法提供了在后刀面磨损比较差结果,因为忽视在前面的发生侧面刀具的回弹现象。
后者产生加工表面和刀具的前刀面之间的联系。
这接触效应提高摩擦系数是造成该地区高温[17]。
但在研究了进给速度和切削之间的比率刃口半径(F
/
R),它是可以忽略的后刀面磨损。
该工具的第一个结果表达有限元法充满精力的方法似乎是有趣的。
当然,这是必要的使用的刀具磨损断裂能量设置完成研究。
后来,一部分是致力于发展一种新的方法,使我们能够显著降低计算所需的时间完成模拟。
方法高光的事实计算时间复杂性产生的管理切屑和刀具之间的接触。
该方法提出了保持历史加工完成的部分,因此,它是可能得到诱导的残余应力部分。
这最后一个方面将在未来的论文。
4刀具磨损在加工操作中对经济有很大的影响同时也影响表面加工完整性。
事实上,刀具磨损影响刀具寿命和最终产物中的残余应力的质量。
对于这些raisons对刀具的磨损很多调查都能在文献[1-2-3]中找到。
刀具在正交切削下的磨损模拟的开发要么是验证磨损的机理。
要么是在这些模拟中,研究人员往往会更好地理解刀具磨损的残余应力对最终产物的影响[4]。
在一些研究[5-6]的在一个子程序实现刀具磨损模型,是相对的像磨损和扩散特定的磨损机理磨损。
因此,在本次调查中,具体机制被认为在很大程度上影响了磨损现象。
事实上,刀具的磨损受几个不同类材料的附着力、侵蚀、腐蚀、磨料和断裂。
在切割过程中,刀具几何形状的改变受刀具磨损的影响。
此更新的刀具几何形状主要是参照,在数值仿真,通过该工具面节点的运动[7]。
这个方法是使用一个特定的子程序的评估切削变量,如温度,正常压力,并且在正交切削模拟中每个节点工具滑动的距离。
在这之后,其他子程序启动征收节点的运动。
现有磨损模型可分为两个类型:
第一种是切削参数、刀具寿命型,这样的泰勒公式,第二个是切割过程中的变量通常是基于一个或若干磨损机制[8]。
这个模型无力的,因为,一方面,磨损现象被建模为不连续的现象的时间而不是真实的情况。
在另一方面,它是在实施的的限制磨损机理,即磨损问题降低到1或2的磨损机制。
磨损接触的现象说明了通过形成之间的关系微动系统碎片和摩擦中消耗的能量。
这个耗能是更加可控制在接触区中使用量方面[9]。
这种方法是实验性的,一个摩擦磨损试验机,用于量化接触力的值,然后将能量耗散因摩擦以及与它链接遗失的能量耗散在这个区域[10]。
由于这些原因,本文提出了一种新的的方法,它提供了不仅是一个全球性的建模磨损现象,而且还是两个组合方面,正交的切割的配置中工具的磨损和在最终产物中的残余应力的影响。
为了带领这项研究中,提出的方法有三个不同的部分。
在第一部分中,一个工磨损由测量呈现。
此后,能量办法提出修改后用于在应用程序中正交切削。
一种数值模拟正交切割操作正在开发,使用了商用的有限元软件ABAQUS/
Explicit。
最后一部分,包括刀具磨损演变的数值结果在仿真和结论。
切削力是物理仿真中的基本因素,通常被认为单位时间材料去除率的函数。
据此可得到刀具大致的受力情况,之后再用有限元法进行进一步处理得到切削力在刀具上的具体分布。
影响工件加工误差的因素主要为定位误差,其他影响因素还包括机床运动精度误差、刀具尺寸误差、主轴便移、导轨变形、夹紧力、刀具、零件热变形和弹性变形误差及加工方法引起的误差等。
根据这些误差的影响程度大小不同,加入权值的概念,进行模糊综合评判即可得加工精度的总误差。
切削生成过程的实时仿真是虚拟数控与实际加工“无缝连接”和同步显示的主要环节,切削的生成、卷取、折断以及生成的形状受很多因素的影响,如刀具的几何形状、切削液、工件和刀具的材料,以及刀具与工件的受力情况。
研究表明,当切削厚度很小时,切削厚度与切削力呈线性关系。
刀具的磨损和偏移会很大的影响到数控加工的加工误差和产品质量。
实验数据表明,每单位进给距离与单位面积的刀具磨损体积与切削温度和压应力有关。
将刀具简化为悬臂梁,其主要受力为刀头受到的切削力,经计算即可得到刀具的偏移。
加工温度是影响刀具和工件加工属性的一个重要因素,其中磨削和车削的加工过程是连续的,较易用公式描述,而铣削是间歇性切削,需要用一些修正来进行描述。
动力可能引起的振动也将影响工件的加工表面精度。
对机床振动的实时仿真可以提供避免或减少振动的依据,合理的选择加工条件。
对机床振动的影响中,有两个比较显著的因素:
(1)机床、工件及刀具和随切削力向量的位置和方向变化的系统的动力学参数。
(2)与切削力相关的加工材料、刀具形状和材料、切削状况、刀具磨损类型和磨损量等变化的动力学行为。
切屑和刀具面的摩擦力影响着切屑的形状、系统的温度等许多因素。
摩擦力在刀具切削刃进入工件到离开工件的时间内是变化的,切削摩擦力的大小与系统温度之间相互影响,这就需要互相协调这几个因素,而得到最优的加工效果。
给出的这些因素只是在数控加工中会影响到最后工件质量的一些因素,这些因素之间也会相互影响,有些也会成为设计中需直接考虑的因素,所以在综合考虑这些因素的时候应当相互协调以得到最佳的加工结果。
结论致谢:
随着数值计算技术的不断发展,数值仿真已经向多学科方向发展,数字化仿真技术在各个行业的应用也不断向纵深发展,产品切削加工仿真技术在刀具设计、航空航天、汽车行业的应用也逐渐深入。
结论在本文中,刀具磨损建模开发从能量耗散接触区作为一个结果。
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