切削参数对ZrO2陶瓷切削过程影响的数值模拟

TG58%TG71; 采用有限元仿真方法对ZrO2 陶瓷工件进行三维切削过程的数值模拟,探讨工件材料切削过程中切屑去除机理、应力动态变化与分布规律以及切削力的演变规律等.结果表明:切削过程中刀具的硬接触行为显著影响材料去除,导致切屑崩落、材料开裂和裂纹扩展等失效形式出现.在切削深度分别为 200和250 μm时,工件末端边缘出现大量裂纹,并朝垂直切削方向扩展,导致工件边缘出现大尺寸碎裂.增大切削速度可引起应力和切削力的上下波动,但在整体上没有明显变化.刀具刃圆半径影响切入初期裂纹的形成,随着刃圆半径增大,刀具前端的裂纹长度逐渐缩短,但其对切削力的影响不明显.负的刀具前角切削不会使工件内部产生裂...

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Published in金刚石与磨料磨具工程 Vol. 44; no. 6; pp. 769 - 780
Main Authors 吕世聪, 刘寅, 孙兴伟, 董祉序, 杨赫然, 张维锋
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 沈阳工业大学 机械工程学院,沈阳 110870 01.12.2024
辽宁省复杂曲面数控制造技术重点实验室,沈阳 110870
Subjects
ZrO2 ceramics
切削深度
刃圆半径
cutting depth
finite element simulation
切削速度
cutting speed
ZrO2陶瓷
cutting edge radius
tool rake angle
有限元仿真
刀具前角
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ISSN1006-852X
DOI10.13394/j.cnki.jgszz.2023.0188

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Summary:TG58%TG71; 采用有限元仿真方法对ZrO2 陶瓷工件进行三维切削过程的数值模拟,探讨工件材料切削过程中切屑去除机理、应力动态变化与分布规律以及切削力的演变规律等.结果表明:切削过程中刀具的硬接触行为显著影响材料去除,导致切屑崩落、材料开裂和裂纹扩展等失效形式出现.在切削深度分别为 200和250 μm时,工件末端边缘出现大量裂纹,并朝垂直切削方向扩展,导致工件边缘出现大尺寸碎裂.增大切削速度可引起应力和切削力的上下波动,但在整体上没有明显变化.刀具刃圆半径影响切入初期裂纹的形成,随着刃圆半径增大,刀具前端的裂纹长度逐渐缩短,但其对切削力的影响不明显.负的刀具前角切削不会使工件内部产生裂纹,可获得较好的加工质量;此外,在刀具前角为 0°时,其最大切削力最大,但随着刀具前角增加,其平均切削力变化不明显.
ISSN:1006-852X
DOI:10.13394/j.cnki.jgszz.2023.0188