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        基于AdvantEdge FEM的閥體鉸孔精加工過程仿真分析

        2021-04-15 16:43:36江南大學(xué)江蘇無錫市214000
        石河子科技 2021年2期
        關(guān)鍵詞:刀量切削速度進(jìn)給量

        (江南大學(xué),江蘇無錫市,214000)任 健

        1 閥體鉸孔精加工參數(shù)選擇

        1.1 道具材料以及幾何角度

        刀具的幾何角度決定了切削力及其加工的質(zhì)量,因此在參數(shù)的選擇之上,我們所要考慮的內(nèi)容主要包括前角、后角、主偏角以及刃傾角[1]。在綜合考慮切削作業(yè)之際刀具受力、排屑及其刀尖強度等,明確上述幾何角度的數(shù)據(jù),分別為:前角-5°、后角10°、主偏角90°、刃傾角5°。

        不過,由于AdvantEdge軟件之中所設(shè)置的刀具角度并不相同,主要以背部前角、側(cè)前角以及余偏角為主,故而要根據(jù)角度關(guān)系加以轉(zhuǎn)換,具體轉(zhuǎn)換關(guān)系如下:

        Tan(BR)=tany·sink+tanλ·cosk

        Tan(SR)=tany·cosk-tanλ·sink

        由AdvantEdge軟件轉(zhuǎn)換關(guān)系可得,所得數(shù)據(jù)分別為:背部前角=-5°、側(cè)前角=-5°、余偏角=-5°。

        1.2 閥體切削用量

        正如上文所述,由于切削用量并不大,因此在參考了加工手冊后,巨日參數(shù)設(shè)置如下:切削速度v=60-120m/min,進(jìn)給量f=0.15-0.4mm/r,背吃刀量aP=0.5-1.0mm。在本次研究之中,實施單因素分析法,對上述因素對于道具的影響加以對比分析。擬定仿真方案,共計三組,數(shù)據(jù)對比如表1所示。

        2 閥體鉸孔精加工過程仿真

        本次研究之中,均采用標(biāo)準(zhǔn)以及自定義功能來建立模型。依據(jù)工件的具體尺寸,用以建立模型,具體參數(shù)如下:內(nèi)徑11.2mm,外徑20mm,高度28mm。刀具模型參數(shù)如下:切削刃數(shù)目設(shè)置為4,刀具材料為PCD,刀具直徑為12mm,背部前角=-5°、側(cè)前角=-5°、余偏角=-5°,刀具具體如表2所示:

        3 數(shù)據(jù)處理

        3.1 切削參數(shù)變化對切削力的影響

        3.1.1 進(jìn)給量的影響

        當(dāng)各項數(shù)據(jù),如表1第一組所設(shè),則切削力的變化如圖1所示:

        圖1

        根據(jù)圖1可知,當(dāng)切削速度以及背吃刀量控制在一定量時,進(jìn)給量會逐步增加,Z方向的進(jìn)給抗力維持在一個較為穩(wěn)定的范圍之內(nèi)。X及Y方向的主切削力以及切深抗力會隨之產(chǎn)生變化。

        表1 切削用量單因素方案表

        表2 刀具性能表

        3.1.2 背吃刀量的影響

        當(dāng)各項數(shù)據(jù),如表1第二組所設(shè),則切削力的變化如圖2所示:

        圖2

        根據(jù)圖2可得,如果保持切削速度以及進(jìn)給量的穩(wěn)定,而背吃刀量逐漸增加時,進(jìn)給抗力會隨之增加,當(dāng)背吃刀量達(dá)到0.4~0.6mm這個區(qū)間之際,其變化幅度會隨之明顯降低,并趨于平穩(wěn)。

        3.2 切削參數(shù)變化對于刀具溫度的影響

        3.2.1 進(jìn)給量的影響

        當(dāng)各項數(shù)據(jù),如表1第一組所設(shè),當(dāng)背吃刀量以及切削速度維持穩(wěn)定時,隨著進(jìn)給量的增加,刀具的溫度也會隨之提升,并維持在400°C左右;由于進(jìn)給量的增加,所做工也會隨之增加,切削熱也會隨之提升,如果為提升加工質(zhì)量,那么無疑減小切削深度是最好的選擇。由本次研究數(shù)據(jù)可知,當(dāng)進(jìn)給量控制在0.3mm時,刀尖的最高溫達(dá)到了最低值,不過考慮到PCD優(yōu)秀的耐熱能力,實則進(jìn)給量的便會對于道具壽命的影響并不明顯[3]。

        3.2.2 背吃刀量的影響

        當(dāng)各項數(shù)據(jù),如表1第二組所設(shè),當(dāng)切削速度與進(jìn)給量不變時,如果背吃刀量增加,那么道具的最高溫度也會隨之提升,保持在450°左右。結(jié)合以上結(jié)論來看,如果加工余量保持一定,提升背吃刀量,有利于縮短走刀的時間。

        4 結(jié)語

        綜上所述,在閥體精加工過程當(dāng)中,刀具因受熱、受力而變形,對于其表面尺寸進(jìn)度以及粗糙度會造成較為明顯的影響。在此,本文以閥體鉸孔精加工為例,對其過程進(jìn)行了模擬仿真,就不同參數(shù)設(shè)置之下的各種變化展開了研究分析,得出了在不同參數(shù)設(shè)置之下的具體影響。

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