基于擴展有限元法的高速干切滾刀裂紋擴展仿真研究.pdf

1、高速干切滾刀是高速干式滾齒加工的關鍵裝備之一，其結構復雜、生產(chǎn)制造成本昂貴。高速干式滾齒切削是一種復雜的多刃斷續(xù)切削過程，在切削過程中滾刀承受復雜的高頻沖擊載荷，同時，由于切削加工缺少切削液的冷卻和潤滑作用，刀齒與工件產(chǎn)生劇烈摩擦、刀齒切削區(qū)溫度較高。在復雜的機械載荷及熱載荷的綜合作用下，高速干切滾刀可能產(chǎn)生崩刃失效現(xiàn)象。
　　高速干切滾刀崩刃失效是高速干切滾刀的主要失效形式之一，裂紋的萌生與擴展是高速干切滾刀崩刃失效的主要原因。

2、崩刃失效直接降低滾刀壽命，并且嚴重影響齒輪加工質量和經(jīng)濟效益。目前，國內(nèi)外對于高速干切滾刀裂紋擴展規(guī)律的研究尚不充分，針對高速干切滾刀崩刃失效開展高速干切滾刀裂紋擴展研究具有重要的意義。
　　本文在國家863計劃課題項目（2012AA040107）的資助下，采用了擴展有限元法對高速干切滾刀崩刃失效問題展開研究，具體研究工作如下：
　　首先，本文在高速干切滾刀裂紋擴展的前提下，介紹了斷裂力學及擴展有限元法（XFEM）的相關理論

3、基礎，其中，主要介紹了擴展有限元法、裂尖應力場及位移場、應力強度因子和斷裂準則。
　　其次，分析了高速干切滾刀生產(chǎn)制造工藝；歸納了傳統(tǒng)刀具失效特征，并對傳統(tǒng)刀具主要失效特征進行分析，在此基礎上，分析了高速干切滾刀失效特征。
　　然后，分析了高速干式滾齒運動關系，建立了高干切滾刀刀齒的幾何模型，通過ABAQUS平臺，開展了高速干切滾刀滾齒切削仿真。分析表明：高速干切滾刀在滾齒切削過程中刀齒側刃和頂刃的應力值較大，容易萌生裂紋。