車刀材料的選擇

常用的硬質(zhì)合金可根據(jù)其制造的合金元素不同，分為以下四類：

1．鎢鈷合金

      由碳化鎢和鈷組成，常溫時(shí)的硬度為HRA87～92，紅硬性為800--900，代號(hào)為YG，常用商標(biāo)為YG3、YG3X、YG6、YG6X、YG8、YGll等。其中YG3X及YG6X歸于細(xì)顆粒碳化鎢合金。YA6則是我國(guó)試制成功的一種含有少數(shù)碳化鈷的細(xì)顆粒硬質(zhì)合金。

      鎢鈷合金冷硬性很高，耐性也較好，宜用于加工脆性資料，如金屬蝕口鑄鐵，也可車削沖擊性較大的工件。因?yàn)樗募t硬度較差，在600℃時(shí)，鎢鈷合金簡(jiǎn)單和切屑粘結(jié)，使刀頭前面磨損，故不宜用于車削軟鋼等耐性金屬。

      YG6X細(xì)顆粒碳化鈷合金耐磨性較好，其強(qiáng)度近似YG6，因而車削冷硬合金鑄鐵、耐熱合金鋼及普通鑄鐵等都有杰出效果。

2．鎢鈦鉆合金

      由碳化鎢、碳化鈦及元素鉆組成，代號(hào)用YT表明，常用的有YT5、YTl4、YTl5、YT30等商標(biāo)。鎢鈷鈦合金的冷硬功能和紅硬功能比硬質(zhì)合金高。在高溫條件下比鎢鈷合金耐熱耐磨、抗粘性大，宜于加工鋼料及其他耐性金屬資料，但因?yàn)樾源?，不耐沖擊，故不宜加工脆性金屬。

3．鎢鈷鈦鈮合金

      它是鎢鈷鈦合金中的新產(chǎn)品，由碳化鎢、碳化鈦、鈷、少數(shù)碳化鈮組成，代號(hào)為YW，常用商標(biāo)為YWl、YW2。它的耐磨性和熱硬性都比較好，適用于切削各種鑄鐵和特殊合金鋼材，如不銹鋼、耐熱鋼、高錳鋼等較難加工的資料。

4．鎢鈷鈮類合金

      這是一種含有少數(shù)碳化鈮的細(xì)顆粒鎢鉆類硬質(zhì)合金，代號(hào)為YA，常用商標(biāo)為YA6。它的耐磨功能更高，適合于不銹鋼、耐熱鋼、特硬鑄鐵、鐵合金、硬塑料、玻璃和陶瓷等的加工。

      在選用硬質(zhì)合金時(shí)，應(yīng)根據(jù)硬質(zhì)合金本身功能特點(diǎn)、加工工件資料和切削條件等因素歸納考慮。

      除高速鋼和硬質(zhì)合金兩種常用車刀切削資料外，還有碳素工具鋼、合金工具鋼、金剛石、陶瓷等。碳素工具鋼、合金工具鋼的切削功能差，而金剛石價(jià)格高，以上三者都較少采用。

      因?yàn)樘沾少Y料比硬質(zhì)合金的紅硬性更高，耐磨性好，價(jià)格低，正成為一種使用廣泛的刀具資料，但因?yàn)樵摲N資料性脆、怕沖擊、刃磨困難，所以在使用時(shí)仍受到一定的限制。

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德國(guó)轎車齒輪加工技能，震撼解讀！

現(xiàn)在，我國(guó)已成為世界地一轎車制作與銷售大國(guó)，轎車制作業(yè)已成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)不可或缺的支柱產(chǎn)業(yè)。轎車齒輪制作與運(yùn)用量（主機(jī)及配件運(yùn)用）無(wú)疑成為世界地一。

轎車齒輪作為轎車上要害零件，首要用于傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)它們來(lái)改動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸和主軸齒輪的速比。因?yàn)檗I車行進(jìn)狀況隨路況隨機(jī)改變，因而轎車齒輪的工作狀況非常復(fù)雜，這就要求轎車齒輪具有杰出的內(nèi)質(zhì)量。

轎車齒輪熱處理工藝、特點(diǎn)與效果

轎車齒輪的內(nèi)涵質(zhì)量首要是指齒輪的顯微安排、力學(xué)功能等目標(biāo)滿意技能要求，一起其他缺陷必須操控在規(guī)則的技能范圍之內(nèi)。

轎車齒輪內(nèi)涵質(zhì)量的好壞是決定齒輪質(zhì)量的要害，其徹底取決于熱處理質(zhì)量，是齒輪完成低噪聲、，長(zhǎng)壽命的要害因素。

轎車齒輪熱處理（工藝）包括：一是普通熱處理，如退火、正火、淬火、回火、調(diào)質(zhì)；二是外表熱處理，其包括外表淬火（如感應(yīng)淬火、激光淬火等）和化學(xué)熱處理（如滲碳、碳氮共滲、滲氮、氮碳共滲等）。

1調(diào)質(zhì)

調(diào)質(zhì)是將齒輪等零件淬火后進(jìn)行高溫（500~650℃）回火的操作。調(diào)質(zhì)處理常用于含碳量0.3%~0.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的碳素鋼或合金鋼制作的齒輪。

調(diào)質(zhì)能夠細(xì)化晶粒，并獲得均勻、具有必定彌散度、尤秀力學(xué)功能的回火索氏體安排。一般經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，齒輪硬度可達(dá)220~285HBW。調(diào)質(zhì)齒輪的歸納功能優(yōu)于正火。

調(diào)質(zhì)常用于齒輪的準(zhǔn)備熱處理（如滲氮、感應(yīng)淬火前的調(diào)質(zhì)處理）和終究熱處理。

2外表淬火

齒輪齒面淬火硬度一般為45~55HRC。外表淬火齒輪承載才能高，并能夠承受沖擊載荷。通常外表淬火齒輪的毛坯經(jīng)正火或調(diào)質(zhì)處理，以便使齒輪心部有必定的強(qiáng)度和韌度。

外表淬火首要有感應(yīng)淬火、激光淬火與火焰淬火等。與滲碳淬火比較，外表淬火變形小、成本低、。

轎車齒輪外表淬火首要選用感應(yīng)淬火工藝。因?yàn)楦袘?yīng)加熱速度快，幾乎沒有氧化、脫碳，齒輪變形很小，還易于完成局部加熱及主動(dòng)化生產(chǎn)，熱處理成本低。因而，在現(xiàn)代化轎車行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。

3滲碳與碳氮共滲

滲碳淬火

滲碳淬火是先將齒輪等零件放入滲碳介質(zhì)中，在880~950℃下加熱、保溫，使齒輪外表增碳，然后進(jìn)行淬火。

轎車齒輪常用氣體滲碳工藝。滲碳淬火、回火后齒輪外表硬度一般在58~63HRC。現(xiàn)在，滲碳淬火已經(jīng)成為重要轎車齒輪（如差速器齒輪、驅(qū)動(dòng)橋主從動(dòng)弧齒錐齒輪、變速器齒輪等）的主導(dǎo)熱處理工藝。

碳氮共滲

近幾年轎車用主動(dòng)變速器AIT滲碳齒輪的齒面在工作中的實(shí)踐溫度約達(dá)300℃，遠(yuǎn)高于正常的回火溫度（150~200℃）。這種外表的溫度將導(dǎo)致硬度下降，引發(fā)點(diǎn)蝕的產(chǎn)生。選用碳氮共滲后噴丸硬化可進(jìn)步疲憊強(qiáng)度。在碳氮共滲時(shí)，隨著含氮量的添加ΔHV（硬度降）進(jìn)步，抗回火功能進(jìn)步，抗回火溫度到達(dá)300℃。

4滲氮與氮碳共滲

滲氮

滲氮是向齒輪等零件外表進(jìn)入氮原子形成氮化層的化學(xué)熱處理工藝。滲氮能夠進(jìn)步齒輪外表硬度、耐磨性、疲憊強(qiáng)度及抗蝕才能。滲氮處理溫度低，因而齒輪變形小，無(wú)需磨削或只需精磨即可。

日本在轎車變速器齒輪熱處理時(shí)選用滲氮工藝，德國(guó)Clocker-離子公司將離子滲氮應(yīng)用于轎車齒輪，均進(jìn)步了齒輪精度和運(yùn)用壽命。

氮碳共滲

氮碳共滲是以滲氮為主一起進(jìn)入碳的化學(xué)熱處理工藝。氮碳共滲能夠顯著進(jìn)步齒輪的耐磨性、抗膠合和抗擦傷才能、耐疲憊功能及耐腐蝕功能?，F(xiàn)在，氣體氮碳共滲應(yīng)用于轎車、輕型客車變速器齒輪等零件。

轎車齒輪熱處理的開展趨勢(shì)

未來(lái)轎車齒輪正向重載、高速、和率等方向開展，并力求尺寸小、重量輕、壽命長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)可靠。

（1）高品質(zhì)

首要表現(xiàn)在：資料的均勻性，即要求資料具有杰出的成分和安排的均勻性；溫度場(chǎng)和流體場(chǎng)，即不斷改進(jìn)溫度場(chǎng)和各種流體場(chǎng)，如滲碳、滲氮、碳氮共滲的流體場(chǎng)和淬火的液體場(chǎng)的改進(jìn)，進(jìn)一步進(jìn)步齒輪內(nèi)涵質(zhì)量。

（2）低能耗

齒輪熱處理先進(jìn)配備的研制和開展，如開發(fā)更好的爐襯耐熱和保溫節(jié)能資料，盡可能下降爐壁溫升，削減爐壁熱損耗；廢熱歸納使用，如鑄造余熱的使用，進(jìn)行鑄造余熱正火等，下降齒輪成本。

（3）環(huán)保

研究開發(fā)齒輪的新工藝，這些新工藝少（無(wú)）污染、環(huán)保，如低壓真空滲碳、離子滲氮、雙頻感應(yīng)淬火、激光淬火、稀土及BH催滲等技能的開展。

（4）智能化

智能化是齒輪熱處理操控技能開展的必然趨勢(shì)，計(jì)算機(jī)、傳感器、智能庫(kù)將構(gòu)成智能熱處理的中心，首要表現(xiàn)在：依據(jù)齒輪等零件的資料、技能要求等，體系主動(dòng)生成工藝；生產(chǎn)過(guò)程的徹底閉環(huán)主動(dòng)操控；齒輪等零件的熱處理質(zhì)量的預(yù)測(cè)、預(yù)判；體系故障主動(dòng)診斷與處置；在線的自適應(yīng)及應(yīng)急應(yīng)變才能，如開發(fā)了離子滲氮、碳氮共滲所用的氮?jiǎng)輦鞲衅骱偷蛪簼B碳的碳勢(shì)傳感器等。

在現(xiàn)代工業(yè)出產(chǎn)中，運(yùn)用數(shù)控車床加工螺紋，能大大前進(jìn)出產(chǎn)功率、保證螺紋加工精度，減輕操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。但在高職院校的數(shù)控車床實(shí)習(xí)訓(xùn)練教育中普遍存在如下現(xiàn)象：部分教師和絕大多數(shù)學(xué)生對(duì)螺紋加工感到扎手，特別是加工多頭螺紋，更加莫衷一是。下面通過(guò)螺紋零件的實(shí)踐加工分析，闡述多頭螺紋的加工步驟和辦法。

　　一、螺紋的底子特性

　　在機(jī)械制造中，螺紋聯(lián)接被廣泛運(yùn)用，例如數(shù)控車床的主軸與卡盤的聯(lián)合，方刀架上螺釘對(duì)刀具的穩(wěn)固，絲杠螺母的傳動(dòng)等。它是在圓柱或圓錐外表上沿著螺旋線所構(gòu)成的具有規(guī)定牙型的接連凸起和溝槽，有外螺紋和內(nèi)螺紋兩種。按照螺紋剖面形狀的不同，主要有三角螺紋、梯形螺紋、鋸齒螺紋和矩形螺紋四種。按照螺紋的線數(shù)不同，又可分為單線螺紋和多線螺紋。在各種機(jī)械中，螺紋零件的作用主要有以下幾點(diǎn)：一是用于聯(lián)接、緊固;二是用于傳遞動(dòng)力，改動(dòng)運(yùn)動(dòng)形式。三角螺紋常用于聯(lián)接、穩(wěn)固;梯形螺紋和矩形螺紋常用于傳遞動(dòng)力，改動(dòng)運(yùn)動(dòng)形式。由于用處不同，它們的技能要求和加工辦法也不一樣。

　　二、加工辦法

　　螺紋的加工，跟著科學(xué)技能的開展，除選用一般機(jī)床加工外，常選用數(shù)控機(jī)床加工。這樣既能減輕加工螺紋的加工難度又能前進(jìn)作業(yè)功率，并且能保證螺紋加工質(zhì)量。數(shù)控機(jī)床加工螺紋常用G32、G92和G76三條指令。其間指令G32用于加工單行程螺紋，編程任務(wù)重，程序復(fù)雜;而選用指令G92，可以結(jié)束簡(jiǎn)略螺紋切削循環(huán)，使程序修改大為簡(jiǎn)化，但要求工件坯料事前有必要通過(guò)粗加工。指令G76，克服了指令G92的缺點(diǎn)，可以將工件從坯料到制品螺紋一次性加工結(jié)束。且程序簡(jiǎn)捷，可節(jié)約編程時(shí)間。

　　在一般車床上進(jìn)行多頭螺紋車削一直是一個(gè)加工難點(diǎn)：當(dāng)?shù)匾粭l螺紋車成之后，需求手動(dòng)進(jìn)給小刀架并用百分表校正，使刀尖沿軸向準(zhǔn)確移動(dòng)一個(gè)螺距再加工第二條螺紋;或許打開掛輪箱，調(diào)整齒輪嚙合相位，再順次加工其他各頭螺紋。受一般車床絲杠螺距過(guò)失、掛輪箱傳動(dòng)過(guò)失、小拖板移動(dòng)過(guò)失等多方面的影響，多頭螺紋的導(dǎo)程和螺距難以到達(dá)很高的精度。并且，在整個(gè)加工進(jìn)程中，不可避免地存在刀具磨損甚至打刀等問(wèn)題，一旦換刀，新刀有必要準(zhǔn)判定位在未結(jié)束的那條螺紋線上。這一切都要求操作者具有豐富的經(jīng)歷和高明的技能?？墒?，在批量出產(chǎn)中，單靠操作者的個(gè)人經(jīng)歷和技能是不能保證出產(chǎn)功率和產(chǎn)品質(zhì)量的。在制造業(yè)現(xiàn)代化的今日，數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)用使許多一般機(jī)床和傳統(tǒng)工藝難以操控的精度變得容易結(jié)束，并且出產(chǎn)功率和產(chǎn)品質(zhì)量也得到了很大程度的保證。

　　三、實(shí)例分析

　　現(xiàn)以FANUC系統(tǒng)的GSK980T車床，加工螺紋M30×3/2-5g6g為例，闡明多頭螺紋的數(shù)控加工進(jìn)程：

　　工件要求：螺紋長(zhǎng)度為25mm，兩頭倒角為2×45°、牙外表粗糙度為Ra3.2的螺紋。選用的材料是為45#圓鋼坯料。

　　1.準(zhǔn)備作業(yè)。通過(guò)對(duì)加工零件的分析，運(yùn)用車工手冊(cè)查找M30×3/2-5g6g的各項(xiàng)底子參數(shù)：該工件是導(dǎo)程為3mm紋且螺距為1.5(該參數(shù)是查表的重要根據(jù))的雙線螺;大徑為30，公差帶為6g，查得其標(biāo)準(zhǔn)上過(guò)失為-0.032、下過(guò)失為-0.268、公差有0.236，公差要求較松；中徑為29.026，公差帶為5 g，查得其標(biāo)準(zhǔn)上過(guò)失為-0.032、下過(guò)失為-0.150，公差為0.118，公差要求較緊;小徑按照大徑減去車削深度判定。螺紋的總背吃刀量ap與螺距的聯(lián)系近經(jīng)歷公式ap≈0.65P，每次的背吃刀量按照初精加工及材料來(lái)判定。大徑是車削螺紋毛壞外圓的編程根據(jù)，中徑是螺紋標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)的規(guī)范和調(diào)試螺紋程序的根據(jù)，小徑是編制螺紋加工程序的根據(jù)。兩頭留有必定標(biāo)準(zhǔn)的車刀退刀槽。

　　2、正確挑選加工刀具。螺紋車刀的品種、材質(zhì)較多，挑選時(shí)要根據(jù)被加工材料的品種合理選用，材料的商標(biāo)要根據(jù)不同的加工階段來(lái)判定。關(guān)于45#圓鋼材質(zhì)，宜選用YT15硬質(zhì)合金車刀，該刀具材料既適合于粗加工也適合于精加工，通用性較強(qiáng)，對(duì)數(shù)控車床加工螺紋而言是比較適合的。別的，還需求考慮螺紋的形狀過(guò)失與磨制的螺紋車刀的視點(diǎn)、對(duì)稱度。車削45鋼螺紋，刃傾角為10°，主后角為6°，副后角為4°，刀尖角為59°16’，左右刃為直線，而刀尖圓弧半徑則由公式R=0.144P判定(其間P為螺距)，刀尖圓角半徑很小在磨制時(shí)要特別仔細(xì)。

　　四、多頭螺紋加工辦法及程序設(shè)計(jì)

　　多頭螺紋的編程辦法和單頭螺紋相似，選用改動(dòng)切削螺紋初始位置或初始角來(lái)結(jié)束。假定毛坯已經(jīng)按要求加工，螺紋車刀為T0303，選用如下兩種辦法來(lái)進(jìn)行編程加工。

　　1.用G92指令來(lái)加工圓柱型多頭螺紋。G92指令是簡(jiǎn)略螺紋切削循環(huán)指令，我們可以運(yùn)用先加工一個(gè)單線螺紋，然后根據(jù)多頭螺紋的結(jié)構(gòu)特性，在Z軸方向上移過(guò)一個(gè)螺距，然后結(jié)束多頭螺紋的加工。程序修改如圖。(工件原點(diǎn)設(shè)在右端面中心)

　　2.用G33指令來(lái)加工圓柱型多頭螺紋。用G33指令來(lái)編程時(shí)，除了考慮螺紋導(dǎo)程(F值)外，還要考慮螺紋的頭數(shù)(P值)來(lái)闡明螺紋軸向的分度角。

　　式中：X、Z——決對(duì)標(biāo)準(zhǔn)編程的螺紋結(jié)束坐標(biāo)(選用直徑編程)。

　　U、W——增量標(biāo)準(zhǔn)編程的螺紋結(jié)束坐標(biāo)(選用直徑編程)

　　F——螺紋的導(dǎo)程

　　P——螺紋的頭數(shù)

　　3.多頭螺紋加工的操控要素。在運(yùn)用程序加工多頭中，要特別注意對(duì)以下問(wèn)題的操控：(1)主軸轉(zhuǎn)速S280的判定。由于數(shù)控車床加工螺紋是依托主軸編碼器作業(yè)的，主軸編碼器對(duì)不同導(dǎo)程的螺紋在加工時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速有一個(gè)極限識(shí)別要求，要用經(jīng)歷公式S 1200/P-80來(lái)判定(式中P為螺紋的導(dǎo)程)，S不能超過(guò)320r/min，故取S280 r/min。(2)外表粗糙度要求。螺紋加工的終一刀底子選用重復(fù)切削的辦法，這樣可以獲得更潤(rùn)滑的牙外表，到達(dá)Ra3.2要求。(3)批量加工進(jìn)程操控。對(duì)試件切削運(yùn)轉(zhuǎn)程序之前除正常要求對(duì)刀外，在FANUC數(shù)控系統(tǒng)中要設(shè)定刀具磨損值在0.3～0.6之間，地一次加工完后用螺紋千分尺進(jìn)行精細(xì)測(cè)量并記載數(shù)據(jù)，將磨損值減少0.2，進(jìn)行第2次主動(dòng)加工，并將測(cè)量數(shù)據(jù)記載，今后將磨損補(bǔ)償值的遞減崎嶇減少并查詢它的減幅與中徑的減幅的聯(lián)系，重復(fù)進(jìn)行，直至將中徑標(biāo)準(zhǔn)調(diào)試到公差帶的中心為止。在今后的批量加工中，標(biāo)準(zhǔn)的改動(dòng)可以用螺紋環(huán)規(guī)抽檢，并通過(guò)更改程序中的X數(shù)據(jù)，也可以通過(guò)調(diào)整刀具磨損值進(jìn)行補(bǔ)償。

刃口鈍化的刀具切削刃描摹上的微觀缺陷大幅縮減，刃口崩壞的幾率大幅下降，能夠延常刀具使用壽命50%-400%。因此，開展刀具刃口鈍化的研討對(duì)進(jìn)步我國(guó)刀具產(chǎn)品的質(zhì)量具有十分重要的含義。現(xiàn)在，國(guó)外的刀具制造廠已廣泛選用刃口鈍化技能，從國(guó)外引入的數(shù)控機(jī)床或者生產(chǎn)線所使用的刀具，其刃口已全部經(jīng)過(guò)鈍化處理，不只進(jìn)步了工件外表質(zhì)量，下降了刀具成本，一起也帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。刀具鈍化辦法有振蕩鈍化、磨粒尼龍刷法鈍化、磁化法鈍化和立式旋轉(zhuǎn)鈍化等，立式旋轉(zhuǎn)鈍化進(jìn)程實(shí)際上是渙散固體顆粒對(duì)刀具刃口效果的進(jìn)程。

含磨粒的刀具刃口鈍化法具有重復(fù)性好、質(zhì)量高和成本低一級(jí)特色，是現(xiàn)在首要選用的刀具刃口鈍化辦法，通過(guò)刀具和磨粒的相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)刃口鈍化，磨粒多選用金剛石、CBN和碳化硅顆粒等?，F(xiàn)在，關(guān)于磨粒效果機(jī)理研討的比較少，首要有沖擊單顆磨粒、沖擊多磨粒磨損、刀具和切屑間存在磨粒、磨料水射流和半固著磨粒等，重點(diǎn)研討磨粒類型、磨粒尺寸和沖擊速度對(duì)外表的影響規(guī)則，而關(guān)于渙散磨粒對(duì)工件外表效果機(jī)理的研討更少。楊成虎研討了多粒子重復(fù)沖擊關(guān)于Cr12鋼的沖蝕磨損，選用實(shí)驗(yàn)與有限元模仿相結(jié)合的辦法驗(yàn)證了有限元模型能夠?qū)嵲谟行У啬７鲁鰶_蝕磨損的實(shí)際進(jìn)程。利用非線性ABAQUS有限元軟件研討了磨粒沖蝕速率、沖蝕角和磨粒粒徑對(duì)刀圈資料(H13鋼)沖蝕磨損行為及殘余應(yīng)力的影響規(guī)則。張偉等運(yùn)用ABAQUS軟件樹立了塑性資料微切削進(jìn)程的有限元模型，研討了磨粒沖蝕角度以及沖蝕速度對(duì)磨損率的影響，斷定了微切削模型的適用沖蝕角范圍。

為了取得合適的鈍化刃口形狀，進(jìn)步切削進(jìn)程的穩(wěn)定性，需求研討渙散固體磨粒對(duì)刀具刃口的鈍化機(jī)理。本文選用ABAQUS有限元軟件樹立了單磨粒和多磨粒對(duì)刀具刃口效果的防真模型，研討了單磨粒和多磨粒對(duì)刃口效果的能量、刃口形變、位移和磨粒速度改變等的影響規(guī)則，關(guān)于從微觀角度知道磨粒鈍化效果具有一定價(jià)值，為研討刀具刃口鈍化機(jī)理提供依據(jù)。

1  單磨粒鈍化刃口防真模型的樹立

依據(jù)立式旋轉(zhuǎn)鈍化法的基本特色，刀具在渙散固體磨粒中進(jìn)行兩級(jí)行星運(yùn)動(dòng)，刀具刃口與渙散固體磨粒不斷進(jìn)行磕碰沖擊，使得刀具刃口鈍化。刀具沿著一定的軌跡進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，而渙散固體磨粒的運(yùn)動(dòng)規(guī)則相對(duì)隨機(jī)。因此，渙散固體磨粒對(duì)刀具刃口的鈍化進(jìn)程是十分復(fù)雜的。

作為非線性有限元處理工具，ABAQUS在處理復(fù)雜問(wèn)題和模仿高度非線性問(wèn)題上有極大優(yōu)勢(shì)。選用ABAQUS軟件樹立磨粒對(duì)刀具刃口鈍化的防真模型。

①刀具鈍化模型的簡(jiǎn)化：因?yàn)槟チＯ嚓P(guān)于刀具刃口要小得多，能夠?qū)⒌毒呷锌诳醋鳠o(wú)限大，底端固定不動(dòng)，粒子向刀具刃口沖擊。

②磨粒：磨粒選用80目碳化硅，顆粒形狀設(shè)為球形。

③刀具：選用硬質(zhì)合金刀具，刀具刃口尺寸設(shè)為0.5mm×0.25mm×0.1mm。

④網(wǎng)格劃分：將刀具刃口與磨粒觸摸部分的網(wǎng)格區(qū)域劃分得略細(xì)，磨粒的母線布置種子數(shù)目為10，挑選顯式線性三維應(yīng)力單元C3D4。刀具刃口種子數(shù)目分別設(shè)為10和25，磨粒單元形狀為Tet（四面體），完成網(wǎng)格劃分。

⑤防真設(shè)置：觸摸屬性為Contact，沖擊速度設(shè)置為100m/s，核算剖析步時(shí)刻為5E-5s，設(shè)置20個(gè)剖析步，選用job模塊進(jìn)行求解。

2  單磨粒鈍化刃口防真結(jié)果

(1)刀具刃口應(yīng)力改變規(guī)則

單磨粒對(duì)刀具刃口效果的應(yīng)力矢量云圖見圖1。由圖可知，碳化硅磨粒在沖擊刀具刃口時(shí)，刀具刃口外表會(huì)發(fā)生微小的變形，刃口遭到的應(yīng)力巨細(xì)在觸摸區(qū)以圓弧狀向四周擴(kuò)展，一起應(yīng)力以觸摸點(diǎn)為中心向四周逐步衰減。刃口被沖擊的外表略微下凹，就像一個(gè)小球在地上砸出了一個(gè)坑相同。

圖1  單磨粒對(duì)刀具刃口效果的應(yīng)力散布

(2)刀具刃口的沖擊區(qū)域與應(yīng)力的關(guān)系

刀具刃口的沖擊區(qū)域與應(yīng)力的關(guān)系見圖2。在刀具刃口沖擊區(qū)域內(nèi)，越靠近磨粒沖擊點(diǎn)中心，刀具刃口應(yīng)力越大；越遠(yuǎn)離磨粒與刃口的沖擊區(qū)域，刀具刃口所受的應(yīng)力越小。

(3)刀具刃口的位移改變規(guī)則

單磨粒對(duì)刀具刃口效果的位移曲線見圖3。在刀具刃口鈍化進(jìn)程中，碳化硅磨粒與刃口的沖擊十分時(shí)間短。當(dāng)碳化硅磨粒從0時(shí)刻開端運(yùn)動(dòng)且當(dāng)時(shí)刻到達(dá)7.5E-06s時(shí)，碳化硅磨粒的位移到達(dá)蕞大。爾后，磨粒開端反彈。

圖2  到效果點(diǎn)中心的間隔所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力關(guān)系

圖3  刀具刃口的位移改變規(guī)則

(4)單磨粒速度改變規(guī)則

磨粒在與刃口觸摸時(shí)，與刃口之間的效果速度逐步減小，隨后反彈（見圖4）。

圖4  磨粒速度改變規(guī)則

3  多磨粒防真模型的樹立及結(jié)果

選用三顆磨粒重復(fù)沖擊，研討多磨粒對(duì)刀具刃口的鈍化。邊界條件與資料參數(shù)及邊界的界定與單磨粒模型共同。沖擊速度為300m/s，多磨粒對(duì)刀具刃口鈍化的防真模型見圖5。

圖5  多磨粒對(duì)刀具刃口效果的防真模型

(1)刀具刃口的應(yīng)力散布

圖6為地一顆磨粒對(duì)刀具刃口沖擊的應(yīng)力云圖。由圖可知，在地一剖析步t=2.5003E-06s時(shí)，刀具刃口無(wú)太大改變，受磨粒沖擊的中心遭到的應(yīng)力蕞大，蕞大應(yīng)力值為2238MP；當(dāng)?shù)诙w磨粒對(duì)同一位置進(jìn)行沖擊后，刀具刃口所受應(yīng)力區(qū)域顯著增大，所產(chǎn)生的蕞大應(yīng)力值為2341Mpa；當(dāng)?shù)谌w磨粒沖擊刀具刃口時(shí)，刀具刃口遭到的應(yīng)力效果區(qū)域進(jìn)一步增大，蕞大應(yīng)力值為2440Mpa，較前兩次沖擊有所進(jìn)步。

圖6  地一顆磨粒沖擊刀具刃口的應(yīng)力散布

(2)磨粒速度改變規(guī)則

多磨粒沖擊刀具刃口的速度改變規(guī)則見圖7。在0s時(shí)，地一顆磨粒開端與刀具刃口磕碰，隨后磨粒速度開端下降，直至越過(guò)零點(diǎn)成為負(fù)值。磨粒速度為負(fù)是因?yàn)槟チ０l(fā)生了回彈，磨粒對(duì)刀具刃口產(chǎn)生磨損。在1.0E-5s、2.0E-5s時(shí)，第二顆磨粒、第三顆磨粒分別與刀具刃口效果，效果方式和地一顆磨粒相同。

圖7  三顆碳化硅磨粒速度改變規(guī)則

刀具刃口在三顆磨粒沖擊下的位移曲線見圖8。地一顆碳化硅磨粒在對(duì)刀具刃口沖擊后會(huì)構(gòu)成一個(gè)的沖蝕坑，接著第二顆、第三顆磨粒重復(fù)沖擊，沖蝕坑不斷增大，多磨粒的沖擊會(huì)使沖蝕坑越來(lái)越大。

圖8  刀具刃口遭到重復(fù)沖擊的位移改變

(4)多磨粒對(duì)刀具刃口效果的能量改變規(guī)則

刀具刃口鈍化的進(jìn)程也是能量交換的進(jìn)程。因?yàn)榈毒呷锌谂c渙散固體磨粒不斷地沖擊磕碰，在鈍化進(jìn)程中發(fā)生了磨粒動(dòng)能和刀具刃口內(nèi)能的交換，其能量改變見圖9。

圖9  刀具刃口鈍化的能量改變

由圖9可知，碳化硅磨粒在觸摸刀具刃口后速度開端下降，約在2E-05s時(shí)到達(dá)蕞低。磨粒的動(dòng)能因?yàn)樗俣鹊臏p小而減小，大約在2E-05s時(shí)到達(dá)蕞低。一起，刀具刃口內(nèi)能因?yàn)槟チ５臎_擊呈現(xiàn)出接連上升趨勢(shì)，二者能量曲線基本對(duì)稱，磨粒所消耗的動(dòng)能基本轉(zhuǎn)化成為刀具刃口內(nèi)能，使得刀具刃口進(jìn)行鈍化。

小結(jié)

選用ABAQUS有限元剖析軟件樹立了磨粒對(duì)刀具刃口沖擊的防真模型，研討了磨粒沖擊刀具刃口時(shí)磨粒速度、刃口應(yīng)力、刃口位移和能量等的改變規(guī)則。首要定論如下：

(1)當(dāng)單磨粒對(duì)刀具刃口進(jìn)行鈍化時(shí)，刀具刃口的應(yīng)力在沖擊區(qū)域以圓弧狀向四周擴(kuò)展。碳化硅磨粒與刃口的沖擊十分時(shí)間短，磨粒從零時(shí)刻開端運(yùn)動(dòng)，當(dāng)時(shí)刻到達(dá)7.5E-06s時(shí)，碳化硅磨粒的位移到達(dá)蕞大，爾后，磨粒開端反彈。

(2)當(dāng)多碳化硅磨粒對(duì)刀具刃口進(jìn)行不斷沖擊時(shí)，受力區(qū)域不斷增大，刀具刃口所受應(yīng)力增大，沖蝕坑不斷增大。