新型Si₃N₄基陶瓷刀具切削温度仿真及参数优化

摘要

合理控制切削温度并优化切削参数，可以有效地提高刀具使用寿命和工件的表面质量。文章基于有限元法仿真分析Si₃N₄/TiC/SiC复合陶瓷刀具车削40CrNiMoA合金钢时的切削温度，利用Third Wave AdvantEdge软件获得切削过程的温度分布图，研究4种切削速度（150、200、250、300 m/min）下切削温度的变化规律，并与商用Si₃N₄基陶瓷刀具FD-01进行对比，优化Si₃N₄/TiC/SiC复合陶瓷刀具的切削参数。结果表明：切削速度升高，刀具切削温度随之增加，Si₃N₄/TiC/SiC复合陶瓷刀具的最高切削温度比FD-01陶瓷刀具的低4.8%～7.5%;切削参数对Si₃N₄/TiC/SiC复合陶瓷刀具切削温度影响的显著性为切削速度v>进给量f>背吃刀量a_p,切削参数分别为v=150 m/min、a_p=0.2 mm、f=0.05 mm/r时，刀具的切削温度最低，且使用寿命较长；在给定参数下，温度预测模型误差均<5%,预测模型具有较高的可靠性。

关键词

陶瓷刀具 / 难加工材料 / 切削温度 / 仿真分析 / 参数优化