Ｔｈｅ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｃ ｕ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｏ ｌ ａ ｎｇ ｌ ｅ ｓ ｏ ｎ ｃ ｕ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｅ ｍ ｐｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ
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为２ ５ ０ ０ ０ ， 刀具 网格数设 置 为 ２ ０ ０ ０ ０ ． 为 了保证 计
５， Ｏ ． ８ １ ３ Ｏ．
收 稿 日期 ：２ ０ １ ３—０ ８—２ ７
作者简 介 ： 咸成吉 （ １ ９ ６ ８ 一） ， 男， 博士 ， 讲师 ， 研究 方向为机械 Ｃ Ａ Ｄ／ Ｃ ＡＥ 、 金 属 切 削 技 术
２ ９ Ｏ
延 边大学学报（ 自然 科 学 版 ）
第 ３ ９卷
后在有 限元 软 件 中 完 成有 限元 几 何 模 型 ， 如图 １ 所 示． 工件 长 为 ２ ０ ｍｍ， 高为 ４ ｍｍ， 宽为 ３ ｍｒ ｎ ，
等诸 多 问题 ， 在 实 际操 作 中不 易 获 得 准 确 的测试
数据 且试 验 费用 也 较 高 ， 因此 目前 普 遍 采 用 有 限 元方 法进 行切 削加 工方 面 的研究 ［ １ 。 ］ ． 在金 属 切 削
优 化切 削加 工提供 有用 的数 值依 据．
加工 中 ， 刀具 几何 角度 是 影 响切 削 力 和 切 削 温度 的重 要 因素． 李伟 等 采用 有 限元方 法 ， 对 不 同切 削前 角 的切削 力 、 切削 温度 、 应力 应 变分 布情 况进 行 了研究 ． 尹 元 德 等 ］ 研 究 了刀具 前 角 与切 削力 和切 削温 度 的关 系 问题 ． 李 玉 平 等 研 究 了刀 具 前 角 及后 角对 应力 的影 响． 本文 以 ４ ５号 钢 的切削
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一
（Ｃｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｏ ｆ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｔｒ ａ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ，Ｃｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ，Ｙ ａ ｎ ｂ ｉ ａ ｎ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ，Ｙａ ｎ ｊ ｉ １ ３ ３ ０ ０ ２ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ）
在有 限元 模 型 中 ， 工 件 和 刀具 的 网格 均 采 用 四节点 的 四面体单 元． 经过 网格划分 ， 工 件和 刀具
被 离散成 许多 细 小 的 网格 单元 ， 各单 元 只 通 过 节
点连接 在一起 ． 由于 工 件 和刀 具 几 何形 状 比较 简
单， 还考 虑计 算规 模和计 算 时间 ， 工 件 网格数设 置
切 削 加 工 过 程 涉 及 材 料 和 刀 具 几 何 的 非 线
过 程为 研究 对象 ， 采用 正交 切削 有 限元模 型 ， 考 察 切 削力 的变化 规 律 和 切 削温 度 的分 布 情况 ， 分 析
刀具 前 后角对 切 削 力 和切 削温 度 的影 响 ， 以 期 为
性、 摩 擦 和接 触 、 热传 递 、 弹 塑 性 和 刚塑 性 大 变形
１ 有 限元 分 析 模 型 的建 立
１ ． １ 有 限 元 几 何 模 型
有 限元软 件通 常本 身并 不具备 三维 几何 体造
型功 能 ， 因此 首先 借 助 于三 维 Ｃ ａ ｌ ｒ ａ 软件 ， 建立 工 件和 刀具 的几何 模 型 ， 然 后导 入到 有 限元 软 件 中 ，
实现建 模 软件 和 有 限元 软 件 之 间 的数 据 转 换 ， 最
（延 边 大 学 工 学 院 工 程 训 练 中心 ， 吉林 延吉 １ ３ ３ ０ ０ ２）
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摘要： 为研究刀具前 、 后角的变化对 ４ ５号 钢 的 正 交 切 削 性 能 的 影 响 ， 应 用 有 限 元 方 ｔ 法模 拟 了切 削过程 ， 分 析 ０ ｎ “ 记 ｄ 曙 了不 同 的 刀 具前 、 后 角分 别 对 切 削 力 和 切 削 温 度 的影 响 ． 仿 真结果表明 ， 影 响切 削力 和切¨ 削温 度 的 主要 因素 是 仆 眦 ¨ ｋ 刀具前 角 ， 刀 具 后 角 的影 响 相 对 较 小 ． 关键词 ： 前角 ； 后角； 切 削力 ；切 削 温 度 ； 仿 真 中 图分 类号 ： ＴＨ１ ３ ２ ． ４ １ 文 献标 识码 ： Ａ
文 章 编 号 ：１ ０ ０ ４ — ４ ３ ５ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ — ０ ２ ８ ９ — ０ ５
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．
刀具 前 后 角对 切 削 力和 切 削温 度 的影 响
成成 吉， 朴 成道 ， 尹凤 哲
第 ３ ９卷 第 ４期
２ 报（ 自然科 学 版 ）
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｙａ ｎ ｂ ｉ ａ ｎ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ（ Ｎａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ）
Ｖｏ１ ． ３ ９ ＮＯ． ４ Ｄｅ ｃ ． ２ Ｏ１３
对流 换热 系数 为 ２ ０ ｗ／ （ ｍ ・ Ｋ） ， 刀具 与工 件 间
传 热系数 根据 文献 Ｅ ７ ］ 设定 为 １ Ｏ ｗ／ （ ｍ ・ Ｋ） ．
１ ． ４ 网 格 划 分 及 重 划 分
其他参 数见 表 １ ． 在 整个 仿真 过程 中 ， 切 削参 数 保
持不 变．