【機(jī)械類畢業(yè)論文中英文對(duì)照文獻(xiàn)翻譯】硬質(zhì)合金刀加工合金718時(shí)刀具磨損建模
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附錄一外文文獻(xiàn)原文
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附錄二外文文獻(xiàn)翻譯
硬質(zhì)合金刀加工合金718時(shí)刀具磨損建模
J. Lorentzon _, N. Ja¨rvstra? t
關(guān)鍵詞：刀具磨損 有限元 鉻鎳鐵合金718 摩擦 建模
概述
刀具磨損是在鎳基高溫合金車削時(shí)的問(wèn)題，因此它是理解和定量預(yù)測(cè)刀具磨損和刀具壽命的重要的依據(jù)。本文的實(shí)驗(yàn)證明工具磨損模型并已用商業(yè)有限元（FE）的代碼來(lái)預(yù)測(cè)刀具磨損。該工具幾何是逐步形成的有限元模擬芯片的更新，以捕捉到穿概況，壓力，溫度和相對(duì)速度的不斷演進(jìn)，以適應(yīng)幾何中的變化。對(duì)不同的摩擦和磨損模型進(jìn)行了分析，以及它們對(duì)預(yù)測(cè)磨損配置的影響進(jìn)行評(píng)估。分析表明，一個(gè)更先進(jìn)的摩擦模型比庫(kù)侖摩擦是更重要的，以便獲得準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)磨損，大大提高了速度的預(yù)測(cè)精度，從而對(duì)模擬磨損產(chǎn)生重大影響。實(shí)驗(yàn)取得了一致的硬質(zhì)合金刀具加工鋁合金718磨損模擬。
1介紹
鎳基高溫合金，在航空航天工業(yè)中使用的最多的材料，機(jī)器。這些合金是在高溫高強(qiáng)度下進(jìn)行機(jī)械加工的，從而涉及部隊(duì)使用，大大超出了鋼鐵加工發(fā)現(xiàn)的強(qiáng)度。此外，接觸長(zhǎng)度較短，這就會(huì)在工具芯片接口引起變形。加工硬化，可高達(dá)百分之30 ，遇到的另一個(gè)問(wèn)題是這些合金加工時(shí)，因?yàn)檫@可能導(dǎo)致在側(cè)翼面對(duì)嚴(yán)重的刀具磨損。低鎳引起高溫合金的熱導(dǎo)率是另一個(gè)問(wèn)題，通過(guò)溫度的測(cè)量，表明溫度比鋼高。
在該芯片接口的高應(yīng)力，加工硬化和高溫加工的鎳合金所有參與有助于提高刀具磨損。因此，必須要了解的磨損過(guò)程，以預(yù)測(cè)磨損率，提高刀具壽命。在過(guò)去，試驗(yàn)方法一直是主要方式?，F(xiàn)在，數(shù)值方法的不斷發(fā)展，如有限元法（FEM）以及更強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，如切削過(guò)程仿真的復(fù)雜的接觸問(wèn)題。
有限元法已被證明是一個(gè)芯片的形成過(guò)程分析和預(yù)測(cè)過(guò)程變量，如溫度的有效方法，力量，強(qiáng)度等等，因此，其模擬的使用大大增加，在過(guò)去十年中，熱力耦合仿真切屑形成過(guò)程一直被許多學(xué)者關(guān)注，如麥金利和莫納漢等等。近來(lái)，對(duì)刀具磨損的演變進(jìn)行了模擬，也通過(guò)實(shí)施磨損率方程，在有限元軟件上應(yīng)用。該方法已使用于鋼鐵，計(jì)算磨損率預(yù)測(cè)，從切割變量，和更新的工具移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的幾何形狀。取得了相當(dāng)好的準(zhǔn)確性，該方法可以作為最先進(jìn)的造型加工看待。
不過(guò)，這種刀具磨損模擬加工鎳基高溫合金的做法表明，特別是在周圍的工具提示區(qū)域模擬和測(cè)量幾何之間的差距相當(dāng)大。因此，需要更多的工作，使精確的刀具磨損模擬。要做到這一點(diǎn)不好做，要同時(shí)與建模工具磨損，并在芯片界面摩擦，因?yàn)檫@些現(xiàn)象是密切相關(guān)。摩擦應(yīng)力正應(yīng)力成正比。然而，摩擦壓力是有限的，當(dāng)正應(yīng)力比剪應(yīng)力較大的流動(dòng)狀態(tài)。這是在周圍的工具提示，其中實(shí)際接觸面積接近名義接觸面積區(qū)域的情況并變量摩擦模型使用，以獲取有限元模擬更準(zhǔn)確的結(jié)果。這在以前沒(méi)有考慮刀具磨損模擬，那里的摩擦系數(shù)在模型的剪切工具界面摩擦片或由庫(kù)侖摩擦力一直不斷形成。
1.1.目標(biāo)
這項(xiàng)工作的總體目標(biāo)是建立一個(gè)有限元工具磨損模型，可以預(yù)測(cè)在硬質(zhì)合金刀具加工鎳基合金的磨損幾何定量。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，不同的磨損和摩擦模型的影響磨損過(guò)程參數(shù)，如溫度和相對(duì)速度，一直在調(diào)查和預(yù)測(cè)工具的磨損幾何使用。具體來(lái)說(shuō)，在這里分為摩擦和磨損（2.1.4節(jié)中更詳細(xì)地描述和2.2）。
1.1.1磨損
W1.Usui的經(jīng)驗(yàn)?zāi)p率模型[14-16]，這是一個(gè)接觸壓力，相對(duì)速度和絕對(duì)溫度的函數(shù);
W2.對(duì)于Usui的模型，第二組的參數(shù)給予不同的溫度進(jìn)行了研究;
W3.磨損率包括絕對(duì)溫度功能的依賴;
W4. Usui磨損率修正模型，包括相對(duì)速度指數(shù);
W5.振動(dòng)調(diào)整Usui模型，其中一個(gè)常數(shù)項(xiàng)被添加到相對(duì)速度的振動(dòng)，這是芯片中不存在形成的模型而造成的。
1.1.2.摩擦
F1庫(kù)侖摩擦力模型，其中指出，摩擦力與接觸壓力是成正比的;
F2 剪切摩擦模型，其中指出，摩擦力是一小部分的等效壓力;
F3 兩種不同的庫(kù)侖摩擦系數(shù),是尖端減少對(duì)前刀面摩擦形成的.
2.刀具磨損模型
該工具磨損模型由一個(gè)有限元模型和切屑形成磨損模型計(jì)算接觸點(diǎn)的磨損率，進(jìn)而相應(yīng)地修改工具的幾何形狀。
2.1.芯片形成模式
切屑形成的有限元模型是使用商業(yè)軟件MSC。使用更新的拉格朗日表述。這意味著該材料是附加到網(wǎng)格與定期重構(gòu)，以避免內(nèi)容失真。在切割過(guò)程需要熱力耦合分析，因?yàn)闄C(jī)械的工作轉(zhuǎn)化為熱能，造成熱壓力影響材料的特性。兩種類型的熱，假設(shè)通常用于機(jī)械切削模擬，即完全耦合絕熱加熱和熱機(jī)械計(jì)算。在這項(xiàng)工作中的耦合，交錯(cuò)，模型已被使用。這意味著，首先是遞增傳熱，其次是應(yīng)力分析，增量的時(shí)間設(shè)置為1.5毫秒。準(zhǔn)靜態(tài)分析的使用，這意味著theheat分析是短暫的，而忽略了力學(xué)分析與慣性力靜。
2.1.1.尺寸
在仿真模型中使用的工件的尺寸為5mm長(zhǎng)度0.5mm的高度，并在仿真模型所使用的工具是2毫米長(zhǎng)，2毫米高，其尖端半徑設(shè)置為16毫米測(cè)量后角和前角61 01，切割速度為0.75米/秒
2.1.2．網(wǎng)格
工件的網(wǎng)狀圖中可以看出該網(wǎng)格調(diào)整技術(shù)，他使用了前四推進(jìn)。網(wǎng)格創(chuàng)造 沿給定的輪廓邊界和邊界單元網(wǎng)格創(chuàng)作開(kāi)始繼續(xù)向內(nèi)，直到整個(gè)地區(qū)都有網(wǎng)狀。所用的元素的數(shù)量約為6000元，最低為2毫米集大小。圖中可見(jiàn)。用細(xì)網(wǎng)在周圍的物質(zhì)分離的工具提示。該工具中網(wǎng)狀分子大約有5000個(gè)，最小的元素是2毫米大小。
2.1.3．材料特性
一般來(lái)說(shuō)，應(yīng)變程度，應(yīng)變速率，溫度各有一對(duì)材料流動(dòng)應(yīng)力強(qiáng)的影響力。因此，有必要在材料中使用捕獲模型，以便正確地預(yù)測(cè)芯片的形成。在這里，忽略了在1 / s的104 / s時(shí)，室溫為[18]和102之間幾乎為零/ s和105 / 300集成電路s時(shí)）應(yīng)變率的依賴性，一率略有（約10％獨(dú)立分段線性塑性模型使用。相反，流動(dòng)應(yīng)力曲線后[18高應(yīng)變率（104 / s）的使用]，見(jiàn)圖2。該流動(dòng)應(yīng)力溫度趨勢(shì)摘自[20]。其他工件材料性能使用可以在圖3看到。
對(duì)未涂層硬質(zhì)合金刀具的材料特性被認(rèn)為是不受溫度，并在表1中列出
2.1.4.在工具摩擦片接口
在這項(xiàng)工作中，使用三個(gè)不同的摩擦。在每一種情況下，摩擦系數(shù)進(jìn)行了標(biāo)定，以5％以內(nèi)的相關(guān)模擬和測(cè)量力量。該進(jìn)給力是摩擦力力量之和。但是，在我們遇到的尖端半徑相比很小，影響進(jìn)給速度限制，因此摩擦提供了相當(dāng)大的一部分進(jìn)給力。使用的模型是：
F1：在庫(kù)侖摩擦力模型指出，摩擦力是成正比的接觸壓力，通過(guò)摩擦系數(shù)。摩擦系數(shù)設(shè)置為1.0：
（1）
F2：剪切摩擦模型，其中指出，摩擦力是一個(gè)等效壓力。（2）.摩擦系數(shù)m，設(shè)置為1.1：
（2）
F3：作為新一代的庫(kù)侖摩擦力模型，但這里有兩個(gè)不同的摩擦系數(shù)，芯片接口。在前刀面，那里的接觸壓力是非常高的高于1000MPa，摩擦系數(shù)設(shè)置為0.75。在其他地方的摩擦系數(shù)設(shè)置為1.1。這方面的一個(gè)原則是在圖.4。該模型是物理學(xué)家佐列夫在高正應(yīng)力摩擦下等到的。
2.1.5.產(chǎn)生的熱量
在加工過(guò)程中產(chǎn)生的摩擦熱和塑性變形。具體的體積通量由于塑性功率給予
在這里，_Wp是塑料的工作速度，r是密度和f是工作的一小部分塑料轉(zhuǎn)化為熱量，這時(shí)設(shè)置為1轉(zhuǎn)換。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，這是不正確的，因?yàn)橛行┕ぷ魇谴嬖谒苣z材料儲(chǔ)存，但儲(chǔ)存的相對(duì)比例是未知的，因?yàn)檫@么大變形的塑料儲(chǔ)存工作的一小部分被忽略。產(chǎn)生的熱率因摩擦是由下式給予
在這里，F(xiàn)fr是摩擦力和VR是相對(duì)滑動(dòng)速度。
在因摩擦產(chǎn)生的熱量是同樣的兩個(gè)接觸到分發(fā)機(jī)構(gòu)。這些熱量是從工件轉(zhuǎn)移，由于對(duì)流和傳導(dǎo)對(duì)環(huán)境輻射的忽視。在傳熱之間的工具和工件接觸系數(shù)設(shè)置為1000kW/m2k，而根據(jù)菲利斯等允許數(shù)值之間的數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)證據(jù)可以獲得令人滿意的結(jié)果，但應(yīng)該指出，這是對(duì)另一種材料組合使用的。在該工具的外部邊界的溫度定為室溫。
2.2.磨損模型
可切割磨損率模型進(jìn)一步修改后的測(cè)試：
W1：經(jīng)驗(yàn)式的磨損率模型公式（5）模型作為接觸壓力，相對(duì)速度，vrel和絕對(duì)溫度T功能的磨損率：
W2：一種不同的測(cè)試參數(shù)設(shè)置也是為了調(diào)查的溫度依賴性的影響。
W3：磨損率模型公式（6）能夠占主導(dǎo)擴(kuò)散磨損在較高的溫度。模型是在絕對(duì)溫度，T，以及常數(shù)分別為D，這是一個(gè)材料常數(shù)，活化能和R（8.314千焦耳/摩爾K）的玻爾茲曼常數(shù)：
W4：通過(guò)添加改變性能相對(duì)速度的指數(shù)式的磨損率模型公式（4）：
W5：振動(dòng)調(diào)整Usui的磨損率式。 （4）;一常數(shù)項(xiàng)被添加到相對(duì)速度的振動(dòng)其中不包含芯片的形成模型：
2.2.1.磨損模型常數(shù)
第一測(cè)定模型常數(shù)，對(duì)工具磨損選定的材料進(jìn)行加工試驗(yàn)，然后根據(jù)有限元模擬，同樣的條件，最后的磨損率計(jì)算模型的常數(shù)，通過(guò)回歸分析，給。這次B參數(shù)值也用在這里，雖然在芯片的摩擦系數(shù)不同，形成的模式，會(huì)因?yàn)樗F(xiàn)在就校準(zhǔn)而補(bǔ)償?；谶@個(gè)原因，一個(gè)參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整，以使在相同的實(shí)驗(yàn)中。用同樣的方法來(lái)校準(zhǔn)的A，D，A0和型號(hào)為W1的磨損，W2，W3，W4和W5號(hào)A00。校準(zhǔn)參數(shù)列于表2和3。在W3的方程式（6），E被設(shè)定為75.35千焦耳/摩爾。
3.分析步驟
車削操作，相對(duì)于溫度和力量靜止?fàn)顟B(tài)，一般將會(huì)在滲入工件和隨后的芯片形成初期短暫進(jìn)入高溫。這時(shí)對(duì)該工具的磨損進(jìn)度預(yù)測(cè)會(huì)被忽視。相反，刀具磨損的預(yù)測(cè)，是基于固定切屑形成條件，并通過(guò)刀具磨損預(yù)測(cè)的。第一步是固定的，因此是計(jì)算芯片的條件。最后，通過(guò)對(duì)磨損模型中被激活的芯片形成過(guò)程分析和計(jì)算刀具磨損的進(jìn)展。
3.1.切屑形成
為了達(dá)到在有限元模擬芯片形成固定的條件下使用拉格朗日方法，整個(gè)對(duì)象在形成模擬芯片上要執(zhí)行，必須存在并且從模擬網(wǎng)狀開(kāi)始。因而為達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)下將計(jì)算進(jìn)行[26]瞬態(tài)分析。幸運(yùn)的是，通過(guò)降低熱容量的工具，它可以更快地達(dá)到平衡，在我們的例子中，這是1500年后獲得約遞增，見(jiàn)圖. 5。
此時(shí)，降低熱容量的原因是參加了較長(zhǎng)時(shí)間的作用。計(jì)算熱增量相同比例的效果比機(jī)械的增加，這可以看式（5）。請(qǐng)注意，左邊在穩(wěn)態(tài)消失，而增加了變化的速度，達(dá)到穩(wěn)態(tài)條件：
在這里，T是溫度，k是熱導(dǎo)率，r是密度和CP是散熱能力。
3.2.刀具磨損
該工具磨損模型由一個(gè)有限元模型和切屑形成磨損模型作為子程序計(jì)算接觸點(diǎn)的磨損率，相應(yīng)地修改工具幾何實(shí)施。磨損率的計(jì)算使用的每一個(gè)與母材接觸工具節(jié)點(diǎn)Usui的經(jīng)驗(yàn)?zāi)p模型。為了做到這一點(diǎn)，溫度，相對(duì)速度，并在接觸應(yīng)力的有限元芯片在與工件接觸工具的所有節(jié)點(diǎn)形成的模擬計(jì)算獲得計(jì)算值，然后受聘于用戶子程序來(lái)計(jì)算磨損率，見(jiàn)圖.6。通過(guò)計(jì)算磨損率，分析該工具的幾何形狀，然后更新移動(dòng)芯片中的有限元仿真工具形成特定節(jié)點(diǎn)，請(qǐng)參閱[5]。一個(gè)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)方向是基于在該節(jié)點(diǎn)接觸壓力的方向。移動(dòng)節(jié)點(diǎn)后，所有的結(jié)合點(diǎn)的數(shù)據(jù)映射到新的融合點(diǎn)位置和切屑形成繼續(xù)模擬，通過(guò)工作物質(zhì)滲透工具。更新工具的幾何扭曲組成部分。為了避免這種情況，該工具會(huì)自動(dòng)網(wǎng)格，使用四方面推進(jìn)再劃分技術(shù)，再規(guī)定頻率。
磨損計(jì)算是1800年開(kāi)始增加，見(jiàn)圖.5，在穩(wěn)態(tài)方面都包括力和溫度。磨損計(jì)算分為1200增量，每個(gè)幾何工具更新。使用較少的增量將導(dǎo)致收斂問(wèn)題和數(shù)值錯(cuò)誤，但是使用更多的增量，會(huì)增加不必要地計(jì)算時(shí)間。磨損計(jì)算大約相當(dāng)于15秒的無(wú)潤(rùn)滑加工，造成約65毫米的后刀面磨損和約5.3毫米刀面深的痕跡。因此，加速磨損過(guò)程是通過(guò)大約1萬(wàn)次的模擬模型。
4 實(shí)驗(yàn)
通過(guò)實(shí)驗(yàn)校準(zhǔn)了摩擦磨損參數(shù)的模擬與實(shí)測(cè)曲線的比較磨損。
4.1．實(shí)驗(yàn)條件
車削試驗(yàn)在數(shù)控車床上進(jìn)行了干切削。一個(gè)切割速度45米/分，一進(jìn)給速度0.1mm/rev進(jìn)行了評(píng)估。在每個(gè)轉(zhuǎn)彎長(zhǎng)度為12mm的加工實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)重復(fù)進(jìn)行3次。工件是鉻鎳鐵合金718這是擺設(shè)在其端面幾何管道，以實(shí)現(xiàn)在附近作業(yè)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)正交切削條件。工件有35.6毫米外徑和內(nèi)徑29毫米。該實(shí)驗(yàn)中使用的是切割寬度為16mm的同一個(gè)三角形，無(wú)涂層的硬質(zhì)合金車削刀具。硬質(zhì)合金分類與ISO標(biāo)準(zhǔn)N10，N30的規(guī)定相同。
4.2.測(cè)量
切削力，芯片形狀，尖端半徑和刀具磨損都是在這些實(shí)驗(yàn)中測(cè)量得的。切割包括（切削力，進(jìn)給力量， FT，和被施加的力，F(xiàn)P）的測(cè)定對(duì) 所有使用三分量測(cè)力計(jì)（9121類型）樣本，多通道電荷放大器（5017B型）和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。使用光學(xué)顯微鏡對(duì)芯片的形狀樣本進(jìn)行了研究。該芯片生產(chǎn)的每個(gè)過(guò)程中，收集，安裝，接地和拋光。在此之后，厚度形狀是從獲得的圖像中測(cè)量的。對(duì)于校準(zhǔn)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，以及尖端半徑，被切割為兩個(gè)插入測(cè)量。這些測(cè)量是Toponova公司完成的（www.toponova.se）使用白光干涉，例如[27]的說(shuō)明。作者給出一橫截面的磨損情況和初步的幾何測(cè)量，如示意圖7。
在本節(jié)中，對(duì)磨損和摩擦磨損模型模擬配置的影響提出剖面測(cè)量磨損和模擬溫度，相對(duì)速度和接觸壓力，以強(qiáng)調(diào)和澄清之間的摩擦模型的差異。最后，模擬切削力和芯片厚度比的測(cè)量。
5.1磨損模型簡(jiǎn)介
在本節(jié)中，庫(kù)侖摩擦力模型（F1）的使用和磨損模擬與實(shí)測(cè)剖面使用不同的磨損方程概況比較。
5.1.1.克雷特磨損
模擬刀口磨損配置使用Usui方程（W1）具有在對(duì)前刀面接觸區(qū)上地最大的深度，在約200毫米的前刀面的開(kāi)始處。這是相對(duì)于實(shí)測(cè)剖 面有約70毫米從開(kāi)始前刀面最大深度接近的工具，見(jiàn)圖.8。此外，刀尖磨損大大低估。減少磨損方程（W2參數(shù)B）更改輕微磨損配置模擬，由一個(gè)磨耗量更大在工具提示和移動(dòng)的最大深度位置遠(yuǎn)離切向。
模擬磨損配置使用振動(dòng)調(diào)整Usui模型（W3）顯示了更好地與該處的測(cè)量磨損略高于比原來(lái)的Usui剖面模型工具。然而，最大的深度位置顯示相較于原來(lái)的Usui模型只有輕微的變化，仍然位遠(yuǎn)離切向方向。模擬磨損配置使用一個(gè)依賴于速度指數(shù)修正系統(tǒng)（W4）顯示了同樣的傾向，振動(dòng)調(diào)整Usui模型（W3），更好地在這一處的原始Usui剖面測(cè)量磨損工具提示。在這種情況下，與測(cè)量差距很大，但是，仍然可觀。模擬磨損配置使用擴(kuò)散模型（W5）是完全不同的一對(duì)刀具在接口的磨損速度。另外，在這種情況下最大的模擬深度從刀尖位置最遠(yuǎn)處測(cè)量。
5.1.2.后刀面磨損
后刀面磨損的模擬配置使用Usui的方程式（W1）降低了附近的刀尖磨損，見(jiàn)圖.8。降低磨損方程（W2的溫度依賴性參數(shù)B）的變化在側(cè)翼表示該配置，而只有輕微的變化可以看出在側(cè)面的刀具磨損。添加振動(dòng)期（W3）在模擬中有顯著的變化。相反，Usui模型具有指數(shù)依賴度（W4）修改與實(shí)測(cè)剖面吻合。該擴(kuò)散模型（W5）顯示與一個(gè)測(cè)量相比，差距很大，特別是在后刀面磨損的長(zhǎng)度。
5.2.摩擦磨損的影響剖面模型
本節(jié)中的Usui方程式（W1）用于整個(gè)系統(tǒng)，模擬文件使用不同的摩擦與實(shí)測(cè)剖面模型進(jìn)行比較。
5.2.1.克雷特磨損
模擬使用庫(kù)侖摩擦磨損模型（F1）的預(yù)測(cè)，最高位置從前刀面最遠(yuǎn)處開(kāi)始。此外，在與刀尖磨損大大減少的測(cè)量相比磨損狀況，見(jiàn)圖.9。
同樣的趨勢(shì)是觀察到使用剪切摩擦模型（F2）。事實(shí)上，這種模式的最大痕跡發(fā)現(xiàn)有些磨損遠(yuǎn)離工具表面，而在刀尖磨損關(guān)聯(lián)稍好的測(cè)量。
用降低摩擦系數(shù)調(diào)整在該地區(qū)的摩擦模型最接近的工具（F3），但預(yù)計(jì)的深度在所測(cè)量定位給予適當(dāng)?shù)奈恢茫瑫r(shí)也具有相同的一般形狀的測(cè)量概況。如各位置的摩擦系數(shù)有一些分歧或改變。但是，兩者的區(qū)別是模擬和測(cè)量了作為測(cè)量?jī)烧咧g的磨損譜差異整個(gè)剖面相同的幅度。
5.2.2.后刀面磨損
考慮到在側(cè)翼面對(duì)穿，用庫(kù)侖摩擦力的模擬（F1）低估了附近的刀尖磨損量，見(jiàn)圖9。然而，無(wú)論是剪切摩擦模型（F2）和減少摩擦與周圍的環(huán)境（F3）摩擦系數(shù)調(diào)整后的模型顯示在側(cè)翼面對(duì)穿剖面測(cè)量吻合。雖然，剪切摩擦模型預(yù)測(cè)存在過(guò)大的后刀面磨損，違反了調(diào)整的摩擦模型但顯示的后刀面磨損帶長(zhǎng)度一致。
5.3.影響摩擦溫度，相對(duì)速度和接觸壓力
在本節(jié)中，預(yù)測(cè)溫度，相對(duì)速度和接觸壓力摩擦模型，采用不同的初始幾何工具介紹，與有關(guān)的工具和溫度固定條件（見(jiàn)圖.5），通過(guò)它的摩擦模型影響磨損率。
5.3.1.相對(duì)速度
工具和材料的相對(duì)速度在工作中可以看到10個(gè)不同的摩擦模型。對(duì)于這兩種庫(kù)侖模型（F1）和剪切摩擦模型（F2）與不斷的摩擦系數(shù)，一個(gè)地方可以觀察到的速度是零或接近零。雖然在這部分材料的接觸帶是相對(duì)固定的工作，芯片仍然是振動(dòng)的。是由內(nèi)部材料摩擦（可塑性被比之間的芯片和工具摩擦低）剖面的速度將因此而在零件之間的工具和芯片接觸，逐步增加約40毫米的芯片，然后進(jìn)入穩(wěn)定，這現(xiàn)象是由德索爾武和Shaw [28]提出。摩擦系數(shù)越大，越大越平穩(wěn)，非移動(dòng)的材料和摩擦系數(shù)之間的模擬與量測(cè)進(jìn)給力與良好的相關(guān)性必要的接觸長(zhǎng)度。然而，通過(guò)使用減少摩擦系數(shù)，在急劇變化的速度剖面停滯區(qū)域（從0.01到0.14毫米圖.10）。
5.3.2.溫度
作者預(yù)測(cè)，在各工件可以看到工具在低溫沖擊摩擦模型。最高溫度為觀察使用庫(kù)侖摩擦力模型（F1）的，而正在使用中觀察到的工具提示區(qū)（F3）減少摩擦1庫(kù)侖模型的最低量。在溫度預(yù)測(cè)模型之間的差異小于大約40，與剪切模型（F2）預(yù)測(cè)兩個(gè)之間的溫度。摩擦與庫(kù)侖常數(shù)比與減少摩擦（F3模型（F1）的較高溫度的預(yù)測(cè)）可能有悖常理，如接觸摩擦產(chǎn)生的熱量較低。然而，熱由塑性變形而產(chǎn)生的相應(yīng)提高，因?yàn)橄鄬?duì)運(yùn)動(dòng)是由材料變形，除了這個(gè)物質(zhì)存在這個(gè)區(qū)域的時(shí)間較長(zhǎng)，因此傳輸?shù)木嚯x所產(chǎn)生的熱量較少于此區(qū)域。約150多在接觸長(zhǎng)度和溫度廓線的形狀，所有型號(hào)的溫度不相差很多。但是，更主要的是，溫度小于25超過(guò)約四分之三的接觸帶，從0到約0.25有所不同。
5.3.3.接觸壓力
圖.12顯示，接觸應(yīng)力是在刀尖最高處，而且最大接觸應(yīng)力是非常高的.平均為2
以上。此外，位于前刀面接觸應(yīng)力穩(wěn)定在兩個(gè)高處，一高，接近工具高處，一低，進(jìn)一步上升的前刀面。接觸壓力與所有不同的摩擦模型類似，即使接觸長(zhǎng)度有一些不同。
5.3.4.切削力和切屑厚度
在本節(jié)中，模擬切削力，切屑厚度和接觸長(zhǎng)度進(jìn)行了比較與測(cè)量，見(jiàn)表4。該進(jìn)給力用于校準(zhǔn)芯片的形成模式。切削力，該芯片的厚度和接觸長(zhǎng)度被驗(yàn)證顯示偏差小于5％。
6.討論
可以看出，測(cè)量磨損量是可以使用庫(kù)侖摩擦力（F1）的，無(wú)論哪個(gè)磨損模型的使用。最大的差異在使用Usui的磨損模型（W1）被發(fā)現(xiàn)在周圍的工具提示0至100毫米，如圖.8。模擬磨損配置文件可以有所改變，用其他磨損模型，但它似乎是不可能實(shí)現(xiàn)測(cè)量最大深度的，通過(guò)采用類似Usui模型（W2，W4和W5號(hào)）磨損模型模擬顯示。這可以理解研究的相對(duì)速度圖（圖10）。該圖表明，與傳統(tǒng)的模擬，常系數(shù)，摩擦模型（F1和F2）預(yù)測(cè)最高的地方深度測(cè)量，發(fā)現(xiàn)處于零速度，這將無(wú)助于改變溫度或壓力。 11和12顯示磨損面積恒定時(shí)溫度變化小于25。因此，它仍然是太高，和刀口形狀的測(cè)量是有點(diǎn)不同。應(yīng)用一個(gè)擴(kuò)散磨損模型（W3），比完全無(wú)視速度效果的最大深度位置稍微好一點(diǎn)的預(yù)測(cè)，但仍然過(guò)高，該火山口形狀的測(cè)量有很大的不同。
以前，這是不足以改善定性和定量的預(yù)測(cè)磨損磨損剖面模型，相反，它是要提高對(duì)影響磨損變量模擬的準(zhǔn)確性。在這三個(gè)地方的磨損模型，溫度和壓力分布變量沿前刀面似乎無(wú)法提供足夠的影響模型，通過(guò)實(shí)際觀察到的磨損形態(tài)的變化。相對(duì)速度是由摩擦產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。這似乎可以合理地假設(shè)庫(kù)侖摩擦力分解為材料的屈服極限的方法的有效性。與實(shí)測(cè)剖面磨損非常好，其后通過(guò)增加合理的物理假設(shè)，摩擦系數(shù)非常高是在刀尖在接觸壓力非常高時(shí)達(dá)到（F3附近較低）。請(qǐng)注意，形成良好的實(shí)驗(yàn)芯片協(xié)議（見(jiàn)附表4）。顯然，摩擦與模型在摩擦參數(shù)的變化對(duì)特定區(qū)域F3是相當(dāng)武斷的，并應(yīng)在理論和實(shí)驗(yàn)中改進(jìn)，成立具有相似特征的模型，即用高接觸壓力的上限壓力取代摩擦。
7 結(jié)論
刀具磨損的有限元模型，可以預(yù)測(cè)在硬質(zhì)合金刀具加工鎳基合金的磨損幾何數(shù)量已經(jīng)研制成功。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，不同的磨損和摩擦模型已經(jīng)就其對(duì)磨損影響的工藝參數(shù)，如溫度，相對(duì)速度，速度的影響進(jìn)行調(diào)查。這是一個(gè)由摩擦模型對(duì)相對(duì)速度的影響對(duì)磨損狀況產(chǎn)生重大影響的模擬，得到結(jié)論。用較低的面積系數(shù)與周圍的工具和Usui的經(jīng)驗(yàn)提出的摩擦磨損方程一起描述出良好的實(shí)驗(yàn)章程。
鳴謝
這項(xiàng)研究是由NFSM（全國(guó)研究生院材料科學(xué)支持），抗汞（制造工程研究領(lǐng)域）和沃爾沃宇航公司。
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