图 5 刀具前刀面上各点的有效应力与其距刀尖距离的关系
图 6 Lee & Shaffer 剪切角理论
表 对
应 不
同 刀
具 前
角 的
剪 切
角 刀
具 前
角
-
15
°
-10°
-5°
5°
10°
15°
剪 切
角
38
°
41°
44°
48°
52°
56°
建立如图 2 所示的直角自由切削二维有限元模型。在此模型中,将工件划分为 1750 个
单元,将刀具划分为 100 个单元;在工件底部约束 X、Y 向两个自由度,在工件左侧
约束 X 向自由度;刀具则约束 Y 向自由度。
加载与计算
在刀具右端施加水平向右的位移,刀具在给定速度和不同的位移边界条件下向右移
动,形成切削过程。然后通过计算软件的解算器进行综合计算。
通过 ANSYS 后处理器可观察到切削过程中剪切角的形成(如图 3 所示)和刀具所受有
效应力的变化情况(如图 4 所示)。由此,可借助于 AutoCAD 软件测出剪切角的大小。
同时,可得到刀具在任意时刻所受的瞬时有效应力。
刀具前刀面的有效应力分析
由图 4 的刀具等应力线分布情况可知,刀尖处的有效应力最大,沿前刀面向上则逐渐
减小。刀具前刀面上各点的有效应力与其距刀尖距离的关系如图 5 所示。这一结果与 B
A 奥斯塔费耶夫所著的《刀具动态强度计算》(机械工业出版社 1982 出版)中的结论一致。
2 Lee & Shaffer
剪切角理论的验证
Lee & Shaffer
剪切角理论