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铝合金车削加工中切削参数对切削力影响的有限元仿真
摘 要
随着科技的不断进步和国家的需要，铝合金的加工成为各大生产的主要生产材料。采用铝合金材料加工零件，在以前的方法很难切削。本文利用仿真软件以及总结的仿真经验对铝合金进行切削，利用单因素法建立三维模型仿真并且计算数据，并且在后处理中利用AdvantEdge自带软件处理分析结果。
本文以切削力和温度等为指标，研究刀具的切削用量对车削加工过程的影响。通过分析结果对三向切削分力、温度分布图、切削形态等相关的情况分析，可得到对三向切削分力的变化中，切削深度对其影响较大，而切削速度影响相对较小。但是在温度的变化中，切削速度对其影响比较大，而切削深度对其影响相对较小。
关键词：车削加工；切削参数；切削力；铝合金；有限元仿真
一、前言
铝合金材料是各个国家制造的主要材料，主要是铝合金材料有很好的导热性能，且材料便宜，硬度高，占的比重相对较小。在与工件发生撞击时会吸收冲击性能，不易产生火花。在加上其耐磨耐腐蚀，用完的材料容易回收，所以铝合金被广泛应用在国防、航天和汽车轮船制造等领域[1]。迄今为止，在国家制造业上，虽然许多3D打印技术、特种加工（超声波加工、激光加工、电力加工等）都在不断的发展，但是金属的切削加工依旧占据着无法取代的位置。在切削之前，我们需要画图得到想要得到工件的外形以及尺寸，这就需要利用刀具切削工件上面多余的材料。然而每种零件在进行切削加工时会有1/10的材料被切除，成为切屑，这不仅对材料的浪费，更加耗费工时，耗费人力，耗费资金。
在以往研究切削参数和切削力及温度影响的方法大多为理论建模和金属切削实验，这样既耗费时间精力，需要工人不断进行操作，操作性不强，浪费了大量的人力物力。本文主要研究以切削力和温度等为指标，研究刀具的切削用量对车削加工过程的影响。通过分析结果对三向切削分力、温度分布图、切削形态等相关的情况分析。通过在有限元仿真软件建立模型。然后，采用极差分析和单因素法对切削三要素进行各五组仿真，通过有限元仿真软件，后处理用软件自带的软件可得出切削过程中物理变量的变化，如X、Y、Z轴的切削分力、应力、温度等。而且还可以根据数据带来的不同的效果，检验哪一组数据对切削力、温度等影响最佳，产生效果最好，择优选择。最后利用选出的数据来试验验证，说明其对铝合金加工的重大意义。
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