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1、Techn0IogyandTest工藝與檢測(cè)高速切削變形區(qū)溫度場數(shù)值模擬與分析冰安增輝付秀麗潘延安杜倩倩(濟(jì)南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，山東濟(jì)南250022)摘要：建立了基于次擺線軌跡的高速切削數(shù)值分析模型，對(duì)切削速度在470—3770m／min范圍內(nèi)高速切削鋁合金7050一T7451切削溫度進(jìn)行仿真模擬并驗(yàn)證。系統(tǒng)分析了切削過程中刀具一切屑、刀具一工件接觸變形區(qū)的切削溫度隨切削時(shí)間和切削速度的分布及變化規(guī)律?；诩羟薪抢碚摬⒔Y(jié)合切削溫度等值線圖解釋了已加工表面溫度隨切削速度增加表現(xiàn)出的二次效應(yīng)，得出已加工表面溫度最大時(shí)的臨界切削速度約為1650m／rain。關(guān)鍵詞：高速銑削；切削溫度；變形區(qū)；數(shù)值模
2、擬中圖分類號(hào)：TH164文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ANumericalsimulationandanalysisoftemperaturefieldatdeformationzoneinhigh——speedmillingANZenghui，F(xiàn)UXiuli，PANYan’an，DUQianqian(SchoolofMechanicalEngineering，UniversityofJinan，Jinan250022，CHN)Abstract：Anumericalanalysismodeofhigh—speedmillingbasedontrochoidtheoryisestablished．Thetempe
3、ra—tureofhigh-·speedcuttingaluminumalloys7050——T7451hasbeensimulatedandverifiedbetween470m／minand3770m／min．Therelationbetweencuttingtemperatureandcuttingspeed，cuttingtimehasbeenstudiedinthecuttingdeformationzone．Basedontheshearplaneangle，stheory，thequadraticeffectbetweentemperatureofmachinedsurfacea
4、ndcuttingspeedisobtainedandexplainedbymeansofisoplethsmapsofsimulationresults．Thecriticalcuttingspeedisabout1650m／minwhenthetempera—tureofmachinedsurfaceisuptomaximum．Keywords：high—speedmilling；cuttingtemperature；deformationzone；FEM高強(qiáng)度鋁合金因其具有較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、斷裂韌證了此方法的測(cè)試精度。M．Cotterell等采用紅外輻性和抗應(yīng)力一腐蝕斷裂等良好的綜合性能，
5、是目前航射測(cè)溫技術(shù)對(duì)其提出的二維正交切削溫度簡化模型進(jìn)空制造業(yè)廣泛采用的一種輕型結(jié)構(gòu)材料?。航空用行了驗(yàn)證。但是熱電偶法對(duì)工件和刀具材料的導(dǎo)電導(dǎo)高強(qiáng)度鋁合金大多是整體結(jié)構(gòu)件，加工余量高達(dá)90％熱性能有要求，同時(shí)熱電偶標(biāo)定難度較大，其標(biāo)定的準(zhǔn)以上，多采用高速切削加工，切削速度可達(dá)2000確性直接影響測(cè)量結(jié)果，因此實(shí)驗(yàn)精度很難保證。常m／min。切削溫度是高速切削加工過程中的重要指見的紅外測(cè)溫法適用于無遮擋區(qū)域的切削溫度測(cè)量，標(biāo)，直接影響工件加工精度、已加工表面質(zhì)量和刀具的對(duì)于刀具與工件高速相對(duì)運(yùn)動(dòng)的剪切區(qū)域溫度測(cè)量有磨損等J。切削過程中高速切削變形導(dǎo)致的能量消明顯局限性，而通過解析法計(jì)算推導(dǎo)的剪
6、切區(qū)溫度準(zhǔn)耗與傳遞是切削熱的重要來源4j，因此研究高速切削確性難以保證。近年來，隨著計(jì)算機(jī)和仿真軟件的發(fā)變形區(qū)切削溫度場分布和變化規(guī)律對(duì)研究切削變形機(jī)展，計(jì)算機(jī)模擬逐漸成為研究切削加工的重要手段之理有重要意義。一。KaiYang等對(duì)微切削鋁合金進(jìn)行了三維有限目前測(cè)量切削溫度常用的實(shí)驗(yàn)方法主要有熱電偶元仿真模擬并進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，研究了刀尖圓弧半徑的法和輻射測(cè)溫法等J。劉獻(xiàn)禮等針對(duì)自然熱電偶大小對(duì)切削溫度和切削力的影響。楊勇等對(duì)有限法測(cè)量切削溫度時(shí)的冷端溫度補(bǔ)償方法進(jìn)行了分析研元模擬所必需的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，對(duì)45號(hào)鋼的正交究，提出了等效熱電偶法原理，推導(dǎo)了計(jì)算公式，并驗(yàn)切削過程中切削力、切削溫度和
7、應(yīng)力場進(jìn)行了分析。國家自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目(51105172)工藝與檢測(cè)Techn010gyandTestMoazH．Ali【lO]等通過模擬鈦合金面銑削過程，研究了選取每齒進(jìn)給量為0．15mm的兩齒銑刀切削，進(jìn)給速度、進(jìn)給力和表面粗糙度之間的關(guān)系。則r=0．0478mm，利用Matlab編程作圖得到的次擺本文運(yùn)用AdvantEdgeFEM有限元軟件，對(duì)高強(qiáng)度線模型如圖2所示(選取1T／2刀具
