42CrMo高强度钢（美国招牌，德国招牌CrMo4）具备高强度和高韧性，有较高的疲钝极限和抗屡屡打击才能，适当建立如增压器齿轮、带动机气缸、传动轴和连杆等关键零件。42CrMo合金钢属于难加工材料，在加工时易形成高温，刀具磨损快，影响工件加工原料、临盆效率和刀具寿命。本文针对某42CrMo传动轴深孔加工行使枪钻缺乏切削参数题目，研讨了42CrMo合金钢在钻削进程中切削参数对切削温度和刀具磨损的影响，对优化切削参数、升高加功效率、减小工人刃磨时光和增大枪钻行使寿命有重要意义。
国表里学者对42CrMo合金钢加工时形成的切削温度和刀具磨损题目举办了洪量研讨。王栋等对42CrMo合金钢的切削模子举办仿真解析，得出切削速度对工件表面残存应力的影响最大，进给量次之，切削深度最小；梁军华等举办了42CrMo合金钢的车削实验，研讨了切削用量对切削力的影响；张波等经过对42CrMo合金钢的钻削实验，解析了钻头刃口责罚对钻削时的切削力和刀具寿命的影响；贾永鹏等用有限元软件摹拟了船用柴油机机身的深孔钻削进程，获得了温度的散布情状，研讨了切削用量对钻削温度的影响规律；朱彤霞等对铝合金的深孔钻削举办了有限元摹拟仿真，得出钻削温度与刀具磨损呈确定的线性关连；ArrazolaP.J.均解析了刀具的范例、涂层和可加工性对切削热场的影响。
以上研讨少许波及钻削方面，因孔加工（尤为是深孔加工）在42CrMo等合金钢的行使越来越宽泛，本文行使DEFORM-3D有限元解析软件摹拟42CrMo合金钢的深孔加工进程，解析不同切削参数对切削温度和刀具磨损的影响，获得最好的切削参数，并举办实习加工。
1枪钻加工仿真计划(1)材料模子的树立42CrMo合金钢内部插足的合金元素使其具备相当高的强度和韧性，也致使该材料不易加工。42CrMo合金钢的的化学成份和物理本能别离见表1和表2。
表CrMo合金钢的化学成份（wt.%）
表CrMo合金钢的物理本能
欺诈有限元软件对金属切削进程中的材料变动体例举办摹拟，即对金属材料产生弹塑性变形时举办应力应变关连的求解。材料本构方程反响的是特定场面下材料物理性格的变动关连，采纳42CrMo的Johnson-Cook（J-C）本构模子方程为
式中，σ为等效应力；T为变形温度；T0为室内温度；ε为等效应变；为等效应变速度；为等效应变速度。(2)刀具磨损模子的树立
枪钻加工进程中，枪钻切削刃会形成磨损。采用适当钻削仿果真Usui模子做为刀具的磨损模子，方程为式中，w为刀具磨损值；p为来往界面压力；V为切削速度；T为切削温度；dt为时光增量；a、b为校准系数。参照已有的研讨成绩，将a设为0.、b设为。(3)钻削仿真模子的简化
由于枪钻刀具备着繁杂的刃磨角度，思虑到仿真软件和谋略机硬件的束缚，须要对刀具和工件举办简化。将传动轴简化为直径40mm、厚度10mm的圆柱体，保存枪钻重要刀具角度，抉择UG软件对枪钻和工件举办建模，尔后生成.stl格式导入DEFORM-3D中。简化的枪钻刀具角度见图1。
2正交仿真实验安排
(1)仿真参数肯定
凭借Sandvik公司推举的通用合金钢枪钻切削用量，采用φ18枪钻钻削合金钢，切削速度v的大略规模为40-m/min，进给量f为0.02-0.1mm/r，所安排的正交实验参数见表3。
图1简化的枪钻刀具角度
表3正交仿真实验参数
(2)钻削仿真参数设定及网格区分
抉择钻削加工范例，单元为SI，配置处境温度为20℃，配置来往面磨擦因子为0.6，配置传热系数为45N/s/mm/℃。抉择工件为plastic，材料42CrMo为AISI-，抉择枪钻为rigid，材料为硬质合金WC。行使相对网格区分，工件的网格区分总额为个。由于钻削部份聚集在工件中央直径为18的地域规模内，为获得较为正确的成果，在该地域内以0.01的比例对工件网格举办重区分，将枪钻的网格数目区分为个。网格区分好的工件和枪钻模子及钻削有限元模子见图2。
(a)工件网格区分(b)枪钻网格区分(c)枪钻加工模子
图2网格区分情状及枪钻加工有限元模子
(3)界限前提确实定
仿果真总步数设为步，仿真每举办25步软件主动保管数据。将钻削深度设为5mm，工件停止不动，配置工件外圆在x、y、z三个方位上的速度为0，工件的高低表面设为热互换面。枪钻在钻削仿真进程中维持绕z轴回旋的同时沿-z轴做进给活动，因而依照表1举办参数配置，将枪钻的全部表面设为热互换面。
3仿真成果的责罚解析
欺诈软件的后责罚模块可获得钻削仿懂得屑形成进程的温度场云图（见图3），钻削仿真进程中形成的切屑断裂局势见图4。温度最高处为工件和枪钻来往部位，切屑温度极高，跟着与钻头的来往间隔变远而消沉。在钻削进程中，切削热重要由工件材料的塑性变形和切屑与枪钻钻头的磨擦引发，而洪量热量被切屑带走，是以枪钻钻头的温度低于工件和切屑，其温度场云图见图5。枪钻钻头的最高温度浮目前表里刃交壤处和前刀面地方，切削刃是形成切削的部位，切削热伴有着工件的塑性变形和枪钻钻头的磨擦一直形成。钻削进程中，切屑与枪钻前刀面形成磨擦，形成该地方也会形成热量。由于切削热、切削力和磨擦力的配合影响，枪钻磨损重要产生在枪钻钻尖和表里刃的地方（见图6）。
图3切屑形成进程的温度场云图图4切屑的断裂局势
图5枪钻的温度场云图图6枪钻的磨损量云图
(1)切削速度对切削温度和刀具磨损量的影响
拔取仿真实验组数3、7、11和15，在确定进给量f（0.07mm/r）情状下，解析不同切削速度v（70m/min、80m/min、90m/min和m/min）对切削温度和刀具磨损量的影响。在后责罚模块获得枪钻温度场云图和刀具的磨损量云图，从中可看出枪钻切削时的切削温度和磨损量。对仿真成果举办数据统计解析，可获得对应的切削温度变动弧线图和磨损质变动弧线图（见图7和图8）。从图7能够看出，切削温度随切削速度的增多而增多；在钻削的初始阶段，切削温度赶紧增多，增多到确定水平时趋向缓解，并平稳在确定规模内；切削速度的改观对切削温度的影响较大，吻合实习临盆情状。从图8能够看出，跟着钻削的举办，刀具磨损量越来越大；刀具磨损量与切削速度成正比，切削速度越大，变动趋向越显然。
图7不同切削速度的切削温度变动弧线
图8不同切削速度的刀具磨损质变动弧线
(2)进给量对切削温度和刀具磨损量的影响
拔取仿真实验组数9、10、11和12，在确定切削速度v（90m/min）情状下，解析不同进给量f（0.02mm/r、0.mm/r、0.07mm/r和0.mm/r）对切削温度和刀具磨损量的影响。切削温度和刀具磨损质变动弧线见图9和图10。
图9不同进给量的切削温度变动弧线
从图9能够看出，切削温度随进给量的增多而增多；切削温度在钻削进程中呈一直增多的趋向，到确定水安平稳在确定规模；进给量的改观对切削温度的影响不如切削速度显然，与实习符合。从图10能够看出，跟着钻削的举办，刀具磨损量越来越大；刀具磨损量与进给量成正比，进给量越大刀具磨损抬高趋向越显然；进给量的改观对刀具磨损量的影响比切削速度显然。
图10不同进给量的刀具磨损质变动弧线
4实验加工实例
某42CrMo合金钢传动轴φ18×mm的深孔内表面粗劣度请求Ra1.6μm，最大直线度过错不高于0.5mm。从以上解析可知，增大切削速度和进给量虽能升高加功效率，但形成的切削温度更高，刀具磨损更为激烈，增多了工人的刃磨时光和刀具成本；采纳较小的切削速度和进给量会使效率过低。归纳思虑切削速度和进给量对切削温度和刀具磨损量的影响，对该42CrMo传动轴φ18×mm的深孔加工时，切削参数应初选为v=90m/min、f=0.07mm/r。
采用精确DH-枪钻机床和TBT09准则硬质合金枪钻举办钻孔加工。采纳该切削参数加工实现后经衡量，孔的表面精度和直线度等知足技艺请求，枪钻磨损在寻常规模内，未浮现崩刃局势。技艺参数衡量值见表4。
表4技艺参数衡量值
小结
树立42CrMo合金钢的材料模子和磨损模子，行使DEFORM-3D软件树立某传动轴的枪钻深孔加工有限元模子，解析了切削速度和进给量对切削温度和刀具磨损量的影响规律。
（1）切削温度与切削速度成正比，跟着钻削的举办，切削温度越来越大，结尾趋于安稳；切削温度与进给量正关连，在钻削进程中切削温度呈一直增多的趋向，结尾平稳在确定的规模；进给量的改观对切削温度的影响不如切削速度显然。
（2）刀具磨损量与切削速度成正比，切削速度越大，刀具磨损变动趋向越显然；刀具磨损量与进给量成正比，进给量越大，刀具磨损抬高趋向越显然；进给量的改观对刀具磨损量的影响比切削速度更显然。
归纳思虑各类要素，得出了最好的切削参数。采纳此参数举办传动轴的枪钻深孔加工，衡量φ18的深孔可知，能知足表面粗劣度和直线度等技艺请求，且枪钻磨损在寻常规模内。
原载《对象技艺》做家：李卫国
书讯?《当代刀具安排与行使》
?《对象热责罚技艺与实习》
?《罕用孔加工刀具》
《高效高精度孔加工刀具》
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