第4期 2017年4月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2017)04013905
D0I:10. 13462/j. cnki. mmtamt.2017.04. 036
Gcr15单/二次高速切削的切削性能比较
闵磊，黄健萌，林有希，张航
（福州大学机械工程及自动化学院，福州350108）
No.4 Apr.2017
摘要：为了比较单次和二次切削加工的切削性能，在不预设分离层的前提下，文章采用ABAQUS/Ex plicit6.14分别建立了GCrl5单次和二次高速切削热力耦合有限元模型。对比单次/二次切削过程中的切削力、切削温度、以及已加工表面质量，发现二次切的第二步切削力、刀具最高温度以及温度域均小于第一步，二次切削工件已加工表面质量略好于单次切削。并将模拟所得切眉形态与文献中实验所得切眉形态进行对比，验证了模拟的准确性。模拟结论对指导实际切中在给定目标切深
下，合理安排走刀次数，以得到最优切削结果具有重要意义。关键词：GCr15；热力耦合；单/二次切削；表面质量
中图分类号：TH162;TG506
文献标识码：A
Comparison of Cutting Performance of Gcr15 in the Process
of Single/Secondary High Speed Cutting
MIN Lei, HUANG Jian-meng, LIN You-xi,ZHANG Hang
( School of Mechanical Engineering and Automation,Fuzhou University,Fuzhou 350108 , China)
Abstract : In order to compare the cutting performance of single and two steps cutting, in this article,a cou-pled thermal-mechanical finite element analysis model for single/secondary high speed cutting of GCr15 was developed by using Abaqus/Explicit 6. 14 under the premise of not a preset separation layer. Compare the cutting force,cutting temperature, and machined surface quality during the single and two steps cutting pro-cesse, the result shows that the average cutting force ,tool maximum temperature and temperature field in the two steps cutting process are less than the single step cutting process, the machined surface quality is better than the result of the single step cutting. The chip formation of the simulation was proved to be accurate com paring to chip formation in the reference article. The results have important significance to guide the real cut-ting process , help to determine reasonable number of cutting step under the given cutting depth in order to get the optimal cutting results
Key words: GCr15 ;coupled thermal-mechanical; single/secondary cutting ;surface quality
0引言
机械制造业发展迅速，是国民经济的重要基础产
业，其发展趋势是高速、高精度和绿色化制造等。切削加工在机械制造业中占有重要地位，相比于磨削，切削加工具有良好的加工高柔性、经济性和环保性。近年来，高速切削加工技术迅速崛起。研究表明"，高速切削除了高的材料去除率和切削速度还可以降低切前力和增加刀具寿命，提高已加工表面质量和降低制造成本等。在给定材料去除厚度情况下，是否考虑单次切除还是多次切除，对切削的过程和结果都会有一定影响。因此，在目标切深下，将切深分解成若干段进行切削的研究很有意义。这里只研究给定切深下，单次和
二次切削的影响的对比，三次及以上的切削有待进一步研究。
目前，研究高速切削的实验方法很多，包括侧面方格变形观察法、高频摄影法、快速落刀法等。但实际的切削实验只能得到单独的切削力和切削温度等数据，很难获得关于两者耦合情况下的关联数据，且切削实验成本高、耗时。运用计算机软件建立高速切削热力耦合有限元分析模型，虽然存在一定的误差，但其对实际切削的指导意义重大，能够获得实验很难基至无法得到的现象和结论[2]
1996年,H.Sasahara 和 T.Obikawa等人[3]建立了分步连续低速切削的弹塑性有限元模型，在该模型中，
收稿日期：20160724;修回日期：2016-08-14
*基金项目：国家自然科学基金资助项目(51375094）；福建省自然科学基金资助项目（2016J0101）
作者简介：闵磊（1990—），男，武汉人，福州大学预士研究生，研究方向为摩擦学，（Email）13023884504@163.com；通讯作者：黄健荫（1973—），
女，福州人，磊州大学数授，研究方向为肇摄学，(Email)hjmfzu@163.com。
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