【正文】 切屑帶走的熱量最大，傳向刀具的熱量雖小，但前面和后面上的溫度卻影響著切削過(guò)程和刀具的磨損情況，所以了解切削溫度的變化規(guī)律是十分必要的。一般 說(shuō)來(lái)，切削區(qū)的金屬經(jīng)過(guò)剪切變形以后成為切屑,隨之又進(jìn)一步與刀具前面發(fā)生劇烈摩擦,所以溫度場(chǎng)中溫度分布的最高點(diǎn)不是在正壓力最大的刃口處，而是在前面上距刃口一段距離的地方。用自然熱電偶法測(cè)出的溫度僅是切削區(qū)的平均溫度。刀具磨損表現(xiàn)為在刀具后面上出現(xiàn)的磨損帶、缺口和崩刃等，前面上常出現(xiàn)的月牙洼狀的磨損，副后面上有時(shí)出現(xiàn)的氧化坑和溝紋狀磨損等。刀具逐漸磨損的因素，通常有磨料磨損、粘著磨損 、擴(kuò)散磨損、氧化磨 損、 熱裂磨損和塑性變形等。例如，在較低切削速度下，刀具一般都因磨料磨 損或粘著磨損而破損；在較高速度下，容易產(chǎn) 生擴(kuò)散磨損、氧化磨 損和塑性變形。達(dá)到刀具壽命后，應(yīng)將刀具重磨、轉(zhuǎn)位或廢棄。生產(chǎn)中常根據(jù)加工條件按最低生產(chǎn)成本或最高生產(chǎn)率的原則，來(lái)確定刀具壽命和擬定工時(shí)定額。切削加工中影響加工表面質(zhì)量的因素很多，例如刀具的刀尖圓弧半徑進(jìn)給量和積屑瘤等是影響表面粗糙度的主要因素。因此，生產(chǎn) 中常通過(guò)改變刀具的幾何形狀和選擇合理的切削條件來(lái)提高加工表面質(zhì)量。自由振動(dòng)是由機(jī)床零部件受到某些突然沖擊所引起，它會(huì)逐漸衰減。自激振動(dòng)是由于刀具與工件之間受到突然干擾力（如切削中遇到硬點(diǎn)）而引起初始振動(dòng)，使刀具前角、后角和切削速度等發(fā)生 變化，以及 產(chǎn)生振型耦合等，并從穩(wěn)態(tài)作用的能源中獲得周期性作用的能源，促進(jìn)并維持振動(dòng)。上述各種振動(dòng)通常都會(huì)影響加刀表面質(zhì)量，降低機(jī)床和刀具的壽命，降低生產(chǎn) 率，并引起噪聲，極為有害，必須設(shè)法消除或減輕。通過(guò)控制切屑的卷曲半徑和排出方向，使切屑碰撞到工件或刀具上，而使切屑的卷曲半徑被迫加大，促使切屑中的應(yīng)力也逐漸增加,直至折斷切屑的卷曲半徑可以通過(guò)改變切屑的厚度、在刀具前面上磨制卷屑槽或斷屑臺(tái)來(lái)控制，其排出方向則主要靠選擇合理的主偏角和刃傾角來(lái)控制。 生產(chǎn)應(yīng)用在設(shè)計(jì)和使用機(jī)床和刀具時(shí)，需要應(yīng)用切削原理中有關(guān)切削力、切削溫度和刀具切削性能方面的數(shù)據(jù)。在發(fā)展高切削性能的新材料 時(shí)，需掌握刀具磨損和破損的規(guī)律。為此，各國(guó)研制了品種繁多的在線檢測(cè)刀具磨損和破損的傳感器，其中大多數(shù)是利用切削力或扭矩、切削溫度、刀具磨損作為傳感信號(hào)。因此，金屬切削原理這門學(xué)科在生產(chǎn)中的應(yīng)用日益廣泛，各國(guó)都通過(guò)切削試驗(yàn)或現(xiàn)場(chǎng)采集積累了大量的切削數(shù)據(jù)，并用數(shù)學(xué)模型來(lái)表述刀具壽命、切削力、功率和加工表面粗糙度等同切削條件之間的關(guān)系，然后存入計(jì)算機(jī),建立金屬切削數(shù)據(jù)庫(kù)或編制成切削數(shù)據(jù)手冊(cè),供用戶查用。碳化物所占的比例越大，硬度越高；碳化物的粒度越小，則碳化物顆粒總體積越大，而沾結(jié)層的厚度減小，即相當(dāng)于粘結(jié)層金屬相 對(duì)減少，是其硬度提高，抗彎剛度降低：因此，硬質(zhì)合金的硬度、耐磨性和耐熱 性都高于高速鋼。但硬質(zhì)合金抗彎剛度較低，脆性大，承受沖 擊能力較差，制造工藝性較差，刃口不如高速鋼鋒利。目前常用于切削加工的硬 質(zhì) 合金都是以 WC（碳化鎢）為基礎(chǔ)，主要有三類：1）鎢鈷類 硬質(zhì)合金（WCCo），代號(hào)為 YG。2）鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金（ WCTiCCo），代號(hào)YT。3）鎢鈦鉭鈷類硬質(zhì)合金[WCTiCTaCCo] ，代號(hào)為 YW。各類牌號(hào)中，含鈷量越多，韌性越好，適用于粗加工；含碳化物量越多，熱硬性越高韌性越差，適用于精加工。由世界上最大的有限元分析軟件公司之一的美國(guó) ANSYS 開(kāi)發(fā)，它能與多數(shù) CAD 軟件接口， 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，如 Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD 等。 ANSYS 有限元軟件包是一個(gè)多用途的有限元法計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)程序，可以用來(lái)求解結(jié)構(gòu)、流體、電力、 電磁場(chǎng)及碰撞等問(wèn)題。ANSYS 軟件提供的分析類型有結(jié)構(gòu)靜力分析、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析、結(jié)構(gòu)非線性分析、動(dòng)力學(xué)分析、熱分析、電磁場(chǎng)分析、流體動(dòng)力學(xué)分析、聲場(chǎng)分析、壓電分析等 9 類，軟件主要包括三個(gè)部分：前處理模塊，分析計(jì)算模塊和后處理模塊。ANSYS 的前處理模塊主要有兩部分內(nèi)容：實(shí)體建模和網(wǎng)格劃分；分析計(jì)算模塊包括結(jié)構(gòu)分析（可進(jìn)行線性分析、非線性分析和高度非線性分析）、流體動(dòng)力學(xué)分析、電磁場(chǎng)分析、聲 場(chǎng)分析、 壓電分析以及多物理場(chǎng)的耦合分析，可模擬多種物理介質(zhì)的相互作用，具有靈敏度分析及優(yōu)化分析能力；后處理模塊可將計(jì)算結(jié)果以彩色等值線顯示、梯度顯示、矢量顯示、粒子流跡 顯示、立體切片顯示、透明及半透明顯示（可看到結(jié)構(gòu)內(nèi)部）等圖形方式顯示出來(lái)，也可將計(jì)算結(jié)果以圖表、曲線形式顯示或輸出。 對(duì)于有限單元法的解法而言，從求解問(wèn)題的性質(zhì)上可以歸結(jié)為三類，即獨(dú)立于時(shí)間的平衡問(wèn)題（或穩(wěn)態(tài)問(wèn)題）、特征值問(wèn)題、依 賴于時(shí)間的瞬態(tài)問(wèn)題。求解非線性有限元問(wèn)題的算法研究主要有以下幾種： （1）采用 NewtonRaphson 方法或修正 NewtonRaphson 方法等將非線性方程轉(zhuǎn)化為一系列線性方程進(jìn)行迭代求解，并結(jié)合加速方法提高迭代收斂的速度。 （3）采用廣義弧長(zhǎng)法等時(shí)間步長(zhǎng)控制方法和臨界點(diǎn)搜索、識(shí)別方法，對(duì)非線性載荷位移的全路徑進(jìn)行追蹤。 最后應(yīng)指出，由于有限元法解題的規(guī)模越來(lái)越大，為了縮短解題的周期，基于并行計(jì)算機(jī)和并行計(jì)算軟件系統(tǒng)的有限元并行算法，近年來(lái)得到很大發(fā)展。我 們的對(duì) 切削加工的受力問(wèn)題的研究將在 ANSYS 平臺(tái)下開(kāi)展。在熟 練掌握金屬切削原理，有限元法基本理 論， 彈塑性變性理論及所能熟練操作 ANSYS 軟件的前提下 應(yīng)用 ANSYS 的前處理建立金屬切削的有限元模型 對(duì)切削過(guò)程進(jìn)行分析應(yīng)用 ANSYS 后處理提取計(jì)算結(jié) 果，對(duì)切削過(guò)程的應(yīng)力場(chǎng)變化進(jìn)行分析研究。與傳統(tǒng)研究相比較有限元分析技術(shù)更為經(jīng)濟(jì)，高效，完善，精確，而且研究的廣度和深度都有所發(fā)展。刀具選用 YT 類硬質(zhì) 合金, 查材料手冊(cè)得相關(guān)數(shù)據(jù): 刀具的彈性模量為 600GPa, 泊松比為 。, 后角 8176。工件 選用 solid185 單元，刀具選用 solid45 單元。圖 1 定義工件模型為 1 號(hào) solid185圖 2 定義刀具模型為 2 號(hào) solid45 定義材料屬性數(shù)據(jù) ［11］根據(jù)查表所得的工件和刀具的材料屬性數(shù)據(jù)來(lái)定義。圖 8 關(guān)鍵點(diǎn)拾取菜單圖 9 拾取關(guān)鍵點(diǎn)生成成的直線 由直線生成面通過(guò)連成的直線生成平面GUI: MainMenu Preprocessor Modeling Create Areas Arbitrary By Lines圖 10 拾取直線生成的平面 由平面拉伸成體 GUI: MainMenu Preprocessor Modeling Operate Extrude Areas Along Normal 彈出沿法向拉伸的對(duì)話框，輸入拉伸距離為 8，選擇面生成立體模型.圖 11 法向拉伸對(duì)話框圖 12 拾取面生成的體 劃分網(wǎng)格 將定義的單元類型和材料模型賦予工件 GUI:MainMenu Preprocessor Meshing Mesh Attributes Picked Volumes在彈出的對(duì)話框中將 1 號(hào) solid185 單元賦予 1 號(hào)工件材料模型，將 2 號(hào)solid45 單元賦 予 2 號(hào)車刀模型。所以