数控机床市场网-专业的数控机床网站

  為機(jī)床工具企業(yè)提供深度市場(chǎng)分析                     

用戶名:   密碼:         免費(fèi)注冊(cè)  |   申請(qǐng)VIP  |  

English  |   German  |   Japanese  |   添加收藏  |  
刀具

車床 銑床 鉆床 數(shù)控系統(tǒng) 加工中心 鍛壓機(jī)床 刨插拉床 螺紋加工機(jī)床 齒輪加工機(jī)床
磨床 鏜床 刀具 功能部件 配件附件 檢驗(yàn)測(cè)量 機(jī)床電器 特種加工 機(jī)器人

刀具

電工電力 工程機(jī)械 航空航天 汽車 模具
儀器儀表 通用機(jī)械 軌道交通 船舶

搜索
熱門關(guān)鍵字:

數(shù)控機(jī)床

 | 數(shù)控車床 | 數(shù)控系統(tǒng) | 滾齒機(jī) | 數(shù)控銑床 | 銑刀 | 主軸 | 立式加工中心 | 機(jī)器人
您現(xiàn)在的位置:刀具網(wǎng)> 技術(shù)前沿>外圓切削刀具受力分析與研究
外圓切削刀具受力分析與研究
2019-2-22  來源: 長(zhǎng)春大學(xué) 機(jī)械與車輛工程學(xué)院   作者:李慶華,龐 楠



  
      摘 要: 在切削加工過程中,刀具和工件的相互作用是影響切削加工質(zhì)量的重要因素,也是加工系統(tǒng)中至關(guān)重要的環(huán)節(jié),為了加強(qiáng)質(zhì)量,提高切削效率,本文以硬質(zhì)合金刀具切削外圓為例,對(duì)刀具受力情況進(jìn)行了分析和研究,建立了完整的分析系統(tǒng); 對(duì)切削加工過程中刀具內(nèi)應(yīng)力及變形情況進(jìn)行了有限元仿真分析和試驗(yàn)分析,得到了加工過程中刀具內(nèi)應(yīng)力及變形的變化規(guī)律,為后續(xù)刀具幾何角度優(yōu)化的相關(guān)研究奠定了基礎(chǔ)。

      關(guān)鍵詞: 外圓切削; 刀具; 有限元; 仿真
  
      0 引言
  
      對(duì)于切削加工,刀具的整體結(jié)構(gòu)、幾何形狀以及切削刃材料都會(huì)直接影響切削生產(chǎn)效率、刀具使用壽命和工件加工質(zhì)量。
  
      因此,對(duì)切削過程中的刀具受力及變形進(jìn)行有效分析,不僅有利于在加工過程中合理選擇刀具,而且為刀具的幾何角度進(jìn)行有效的優(yōu)化,提高刀具使用壽命提供理論依據(jù)。
  
      以往很多學(xué)者對(duì)切削加工的研究注重于通過對(duì)金屬切削過程中工件剪切區(qū)的形成過程、應(yīng)力和應(yīng)變場(chǎng)的變化過程的分析,得出刀具本身在切削過程中所受接觸載荷的分布情況,從而決定刀具結(jié)構(gòu)形態(tài)的好壞。

      很少對(duì)刀具本身建立系統(tǒng)的分析,分析缺乏準(zhǔn)確性和說服力。本文針對(duì)上述問題,對(duì)刀具本身結(jié)構(gòu)形態(tài)參數(shù)進(jìn)行了一系列理論分析及仿真實(shí)驗(yàn),為更多相關(guān)研究提供有力理論依據(jù)。

      1 、刀具體外圓切削形變及應(yīng)力分析
  
      1.1 刀具受力計(jì)算
   
      切削過程中,可由單位切削力與切削面積求得主切削力,計(jì)算如式( 1) :
  
      
  
    
  
      1.2 刀具變形分析
  
      在切削過程中,將刀具視為整體,刀具夾持部分視為固定端,受力主要以主切削力為主,則刀具受力模型如懸臂梁,受力分析如圖 1 所示。
  
  
     圖中: F 是主切削力 FZ,L 是懸臂梁總伸出長(zhǎng)度,x 是刀具距離固定端長(zhǎng)度,正方向如方向圖標(biāo)所示,w為撓度,即刀具的變形長(zhǎng)度,正方向如圖標(biāo)所示,根據(jù)刀具受力模型分析,可得出彎矩方程。
  
     
    
    
   
     
  
     根據(jù)刀具的材料和幾何尺寸,建立 ANSYS 刀具有限元實(shí)體模型。本文選擇硬質(zhì)合金刀具,彈性模量 EX 為 2.1e12,泊松比 PRXY為 0.3,采用 Solid185 單元類型構(gòu)造三維固體結(jié)構(gòu),單元通過 8 個(gè)節(jié)點(diǎn)來定義,每個(gè)節(jié)點(diǎn)有 3 個(gè)沿著 xyz 方向平移的自由度,且單元具有超彈性,大變形和大應(yīng)變能力,計(jì)算精度較高。
  
  
     將刀具劃分為2001 個(gè)節(jié)點(diǎn)、9344 個(gè)單元,如圖 2 所示。得到切削過程中刀具內(nèi)部變形區(qū)域應(yīng)力及變形分布,如圖 3 所示,圖 3 給出的是在刀具尖端楔角為 30°、35°、40°、45°
時(shí)模擬得到的不同刀具行程下的等效應(yīng)力分布圖及最大位移變形圖,而尖端楔角與刀具前角、
后角之和為 90°。

  
  
圖 3 刀具變形及應(yīng)力分布情況
  
     圖 3( a) 是刀具楔角為 30°時(shí)的內(nèi)部應(yīng)力分布及位移變形圖,最大的應(yīng)力為 σmax= 228.217Pa,最大位移量為 smax= 0.00000149mm。圖 3( b) ~ ( d) 分別是刀具楔角為 35°40°、45°時(shí)的內(nèi)部應(yīng)力分布及位移變形圖。最大 應(yīng) 力 分 別 為 157. 956Pa 和 203. 801Pa 之 間 變 化,最 大 變 形 位 移 量 分 別 為 為 0. 00000142mm、0. 00000122mm 和 0.00000113mm。
  
     從圖中分析得到,進(jìn)入到穩(wěn)定的切削過程中,刀具的楔角在一定范圍內(nèi)增大,則所受的應(yīng)力減小,相對(duì)變形減小,刀具磨損也會(huì)減小,仿真結(jié)果與計(jì)算結(jié)果也較為符合。
  
     1.4 試驗(yàn)驗(yàn)證
  
    為了進(jìn)一步驗(yàn)證理論分析和仿真結(jié)果,進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn),以硬質(zhì)合金刀具對(duì)細(xì)長(zhǎng)軸的外圓切削為例,切削材料為鑄鐵,材料軸徑為 12mm,長(zhǎng) 20mm。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由應(yīng)變測(cè)試模塊、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、接收模塊和上位機(jī) 4 個(gè)部分組成。

    由于刀具外力主要是切削力,故刀具上下面拉伸變形相對(duì)明顯,所以將應(yīng)變片貼在刀具下表面,刀具懸出長(zhǎng)度為 60mm,綜合考慮將應(yīng)變片貼在距離刀尖位置 37mm 處,實(shí)驗(yàn)環(huán)境及實(shí)驗(yàn)結(jié)
果如圖 4 所示。
  
 
 
  
  
圖 4 切削試驗(yàn)對(duì)比分析

  
    由圖 4 ( b) 可知,在應(yīng)變片處位移相對(duì)穩(wěn)定,變形平均值為 0. 0000003mm,根據(jù)撓度公式可知當(dāng) x =37mm 處,刀具變形值為 0. 00000016mm,同時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果也大致相同。

     2 、結(jié)語
  
     通過對(duì)硬質(zhì)合金刀具切削外圓的有限元靜力理論分析及實(shí)驗(yàn)分析,得到了硬質(zhì)合金刀具在外圓切削過程中刀具內(nèi)應(yīng)力與變形的變化情況,確定了外圓切削過程中刀具受力及變形的最大值。由對(duì)刀具受力理論分析及實(shí)驗(yàn)分析可知,在硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行細(xì)長(zhǎng)軸外圓切削時(shí),刀尖楔角在 40°至 45°范圍內(nèi),受力及變形情況最佳,前角與后角之和為 45°左右為合理值,這為進(jìn)一步進(jìn)行細(xì)長(zhǎng)軸切削刀具幾何角度優(yōu)化的相關(guān)研究設(shè)計(jì)奠定了理論基礎(chǔ)。


    投稿箱:
        如果您有機(jī)床行業(yè)、企業(yè)相關(guān)新聞稿件發(fā)表,或進(jìn)行資訊合作,歡迎聯(lián)系本網(wǎng)編輯部, 郵箱:skjcsc@vip.sina.com
主站蜘蛛池模板: 铸造厂-铸铝-铸铜-铝合金铸造-重力铸造-翻砂铸造-[剑锋机械配件]专业东莞|深圳铸造厂 | 亦庄律师法律咨询|北京亦庄律师在线|-亦庄律师事务所 | 树脂门|卫浴门|医院门|医院专用门|卫生间门—湖南航天康达树脂门 | 潍坊卓瑞机械有限公司,输送设备,石灰消化设备,餐厨垃圾设备,化机浆设备,污泥脱水 | 济南晨阳科技有限公司-锅巴生产设备-夹心米果设备-膨化食品机械 集装箱零配件_不锈钢丝绳厂家_镀锌铁链条_合页非标件定制_上海英鑫多实业有限公司 | 同步分流马达_液压泵维修_派克多路阀-济南富诚液压设备有限公司 通用变频器|国产变频器|深圳变频器厂家-深圳市英捷思技术有限公司 | 真空系统,真空泵租赁技术服务-兆德机械(上海)有限公司 | 气象站_校园气象站_自动气象站_光伏气象站-山东万象环境科技有限公司 | 山东德曼医疗设备集团有限公司 | 体育馆木地板厂家_篮球木地板价格_舞台木地板品牌-欧氏地板 | 上海升降机_导轨式升降货梯_移动铝合金升降机_上海力盏电动液压平台厂家 | 雷达液位计_耐磨热电偶_蒸汽_柴油,汽油_天然气流量计_巴歇尔槽_一体化温度变送器-江苏翔腾仪表有限公司 | 上海源科生物技术有限公司| 全开式真空干燥机_全开耙式真空干燥机_全开式动态真空干燥机,江阴千峰机械制造有限公司 | 南京企业宣传片制作,广告形象片,影视制作,宣传片拍摄,微电影拍摄制作公司 | 投影仪配件,苏州投影仪维修,B60数显表维修-苏州市加野仪器有限公司 | 石家庄装修设计_别墅装修装饰公司-金舍装饰官网 | 景观灯-庭院灯-多功能路灯-高杆灯-智慧灯杆生产厂家-扬州景尚光电 | 威学一百-专注国际学校择校备考-DSE-A-level-雅思-托福-OSSD-港澳台联考-AP-IGCSE-IB-AMC-多邻国-PTE-SAT-SSAT-小语种(如日语,韩语,德语,法语,西班牙语,意大利语,俄语,泰语)等考试培训,为出国留学学生提供个性化定制性学习方案,线下实体面授+线上网络课程, 提供一对一,小班课等多种班型 | 深圳蓝枫印刷_画册印刷_彩页印刷_宣传册印刷_包装盒印刷_彩盒印刷厂_不干胶印刷厂 | 深圳同步带轮_东莞齿轮加工_东莞同步轮厂家-东莞东城精胜机械配件厂 | 小型生活污水处理设备_MBR膜生物反应器_口腔医院/脱脂污水处理设备_酸洗磷化/喷涂废水处理设备-上海台江环保 | 廊坊装修装饰公司|家装设计选廊坊纽泽装饰_电话4000621358[本地实体] | 铝合金百叶窗_西安百叶窗厂家-西安市未央区通达建材物资部 | 西安测试仪-西安电压测试仪-西安电流测试仪-西安热油汽水测试仪-西安阻抗测试仪-西安时间速度测试仪-西安电力设备厂家-西安中洲电力设备有限公司 | 亚澳农机-亚澳南阳农机股份公司,旋耕机,旋播机,旋播施肥机,免耕播种机,旋耕播草多用机,果园机械-首页 | 基坑护栏,临边护栏网,爬架网,爬架网片,铁路防护栅栏,公路护栏网,河北昊坤金属制品有限公司 | 矿用三环链|锻打/焊接三环链|矿车万能环|三环链销子-济宁卓力工矿设备有限公司 | 神马影院电影网_实时更新秒播电视剧、电影、动漫的网站 _ 神马影院 | 深圳奥力特化工产品有限公司企业网站| 河南康振机械有限公司 | 南京展览公司|南京会展制作|南京展台搭建|南京展厅设计|企业展览馆 | 潍坊网络推广,临沂360推广,东营360推广,枣庄360推广,潍坊网站建设,潍坊网络公司,潍坊360搜索,潍坊APP开发,潍坊360推广,潍坊360代理,潍坊点睛网络科技有限公司 | 上海汽车音响_上海汽车隔音降噪_上海汽车音响改装店_上海音豪 | 世界地图,卫星地图,99地图网,微笑如歌 - www.99ditu.com | 湖南长沙手术室、实验室、无尘室、洁净室、无尘车间的净化工程装修公司-福临建设 | 智能化解决方案 智能家居 家庭影院 灯光音箱 会议室报告厅 剧场剧院 指挥中心 大数据中心_沈阳天哲科技有限公司 | 长型材数控钻孔攻牙机-自动数控热熔钻孔机-东莞市利速数控机械有限公司 | 太原门禁系统_太原车牌识别_山西人脸识别系统-山西元一智能科技有限公司 | 吸管包装机_塑料杯包装机_纸杯包装机_吸管挤出机_温州恩博机械有限公司 | 全自动滤水器_射水抽气器_气液两相流疏水器-连云港神美电力辅机有限公司 |