振动切削应力波传播有限元分析

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振动切削是近年来发展起来的一种新型切削加工技术,它能获得普通切削无法比拟的工艺效果,尤其在难加工材料和普通材料的难加工工序中更显示出其优越性,振动切削的优点已经被公认而且已经广泛应用于包括车削、攻丝、磨削等工程实际应用中,是现代切削技术的一个重要发展方向。 本文从运动学和动力学两种角度对振动切削过程进行了解析,根据弹性力学理论给出了振动切削过程中工件在冲击载荷作用下所激发出的应力波的传播特点。并基于低频振动切削系统,采用有限元分析软件ANSYS对振动切削实验中的被加工工件进行建模,结合振动切削特点对工件的切削区进行加载并求解。对所得的数据进行分析来阐明振动切削的微观机理。 通过实验和有限元分析验证了在振动切削时冲击载荷的作用极大的影响着切屑的形成,刀具与切屑的冲击作用使得切削加工区域的应力波不断产生并传播,正是应力波的反复作用使得切削区内的金属疲劳不断产生微裂纹和裂纹。从而表明了振动切削加工方法有利于微裂纹的萌生与扩展,并降低了刀—屑间的摩擦,使切削力降低,加工精度提高。
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