收稿日期:
基金项目:国家自然科学基金资助项目中央高校基本科研业务费专项资金资助项目N.
作者简介:巩亚东男辽宁本溪人东北大学教授博士生导师.
第卷第期
年 月
东 北 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 )
JournalofNortheasternUniversity(NaturalScience)
Vol.,No.
Jul.
doi./j.issn....
基于单刃单磨粒正交切削的微铣磨温度仿真
巩亚东
,王超
,范智广
,谭学飞
东北大学 机械工程与自动化学院辽宁 沈阳沈阳工程学院 机械学院辽宁 沈阳
摘要:建立单刃单磨粒正交切削模型采用任意拉格朗日 欧拉ALE法对微尺度铣磨复合加工进
行有限元仿真分析切削过程中的温度场分布与变化情况以及后刀面磨粒磨削对加工温度的影响.按照热源
分布位置划分温度区分析加工过程中各温度区温度变化规律.通过仿真结果发现工件加工时温度场中的最
高温度出现在磨粒磨削区和毗邻刃口处两个位置除磨粒磨削区外微铣磨复合加工工件各温度区温度变化
规律与微铣削相同后刀面磨粒磨削作用使切削过程中工件各温度区温度升高离磨削区越近温升越大.
关键词:微铣磨正交切削单刃单磨粒有限元仿真温度
中图分类号:TG 文献标志码:A文章编号:
SimulationofTemperatureinMicroMill-GrindingBasedon
Single-EdgeSingle-GritOrthogonalCutting
GONGYa-dong
WANGChao
FANZhi-guang
TANxue-fei
SchoolofMechanicalEngineering & Automation Northeastern University Shenyang China
SchoolofMechanicsShenyangInstituteofEngineeringShenyangChina.Correspondingauthor
WANGChaoE-mailwangchaoneu.com
AbstractThesingle-edgesingle-gritorthogonalcuttingmodelwasdevelopedandthefinite
elementsimulation ofmicromill-grindingwasaccomplished using thearbitraryLagarangian
EulerianALEmethod.Thedistributionandvariationoftemperaturefieldsinthecuttingprocess
wereanalyzed.Forthegrindingofabrasivegrainsontherearfaceitseffectonprocessing
temperaturewasinvestigated.Temperaturezonesweredefinedaccordingtotheheatsources
distributionand thetemperaturechangelaw ofeach temperaturezonewasanalyzed.The
simulationresultsshowthatthemaximum temperatureduringprocessingislocatedattheabrasive
grindingzoneandthezoneadjacenttothecuttingedge.Thetemperaturechangelaw ofeach
temperaturezoneinmicromill-grindingisthesameasthatinmicromillingexceptforabrasive
grindingzone.Grindingofthegritonrearfaceleadstotemperatureriseofallzonesduring
processing.Andthecloserfrom thegrindingzonethelargerthetemperatureriseis.
Keywords micro mill-grindingorthogonalcuttingsingle-edgesingle-gritfiniteelement
simulationtemperature
在金属切削中通常认为温度升高是有害的
虽然它能减小摩擦降低切削力但当加工温度过
高时会造成加工表面热变质层表面烧伤和残余
应力等问题进而影响到零件的疲劳强度和使用
性能同时过高的加工温度还会加快刀具的磨损
缩短刀具寿命
.在微尺度加工中由于工件尺
寸和加工用量本身就很微小温度升高造成的工
件变形等问题就显得尤其严重.所以控制加工温度
对提高加工质量和节约加工成本有着重要意义.
对金属切削过程中的温度测量使用最多的是
热电偶法和红外线热成像法.研究者很早就使用
刀具 工件热电偶法
刀具埋入热电偶法
工件埋入热电偶法
得到了金属切削过程中工
件和刀具的温度分布.Boothroyd
提出红外摄影
的方 法并 从 切 削 点 侧 面 求 得 温 度 分 布.
Stephenson
还将温度的理论分析结果与红外成
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