基于ABAQUS 的磨粒磨削過程切屑形成仿真*

巨孔亮

（西安工程大學(xué)機電工程學(xué)院 西安 710048）

1 引言

磨削過程的復(fù)雜性與磨削技術(shù)的更新是磨削過程建模與仿真研究不斷發(fā)展與改革的原動力，研究單顆磨粒磨削過程是認識復(fù)雜磨削機理的重要手段［1～2］。磨具表面的磨粒，在微觀上類似于負前角的切削刃刀具，其切削過程與傳統(tǒng)刀具的切削過程類似，工件表面材料受到磨粒摩擦、擠壓作用逐漸發(fā)生變形并形成切屑。眾所周知，與傳統(tǒng)刀具切削過程不同的是，磨削過程單顆磨粒切削刃尺寸小，且為負前角切削，磨粒與工件相互作用時切削深度較小。

仿真是研究單顆磨粒磨削特性的重要方法。有限元仿真技術(shù)常用于傳統(tǒng)車削、銑削中切屑形成的仿真［3～6］，其尺度通常在微米級10μm 以上，且仿真環(huán)境中刀具切削刃幾何形狀規(guī)則。相比之下，磨削加工在微觀尺度的有限元模擬一般主要研究單磨粒的工作過程，并且磨粒切削工件過程更為復(fù)雜。華僑大學(xué)言蘭等［7～8］利用AgvantEdge 軟件對磨粒與AISI D2 鋼工件的切削過程進行仿真，仿真結(jié)果表明磨粒塔尖越鈍，則臨界切削深度越大。上海交通大學(xué)張雪萍等［9］利用Deform-2D 有限元軟件建立了負前角磨粒磨削過程的熱力耦合模型，仿真結(jié)果表明，工件的殘余應(yīng)力隨負前角絕對值的增加而增大，磨粒幾何形狀對磨削殘余應(yīng)力的影響較大。為了深入研究磨粒的切削過程，本文基于ABAQUS有限元仿真軟件，利用正交切削原理實現(xiàn)切屑形成仿真。

2 建立有限元模型

傳統(tǒng)金屬材料加工時的刀具前角指的是正交平面測量中前刀面和基面之間的夾角，一般為正值，代表了刀具的鋒利程度。……