针对通用丝锥加工高硬度工件材料时出现刀具磨损快、扭矩增大等问题,在通用丝锥结构基础之上,以加工钛合金为例,利用AdvantEdge软件对丝锥攻丝过程进行仿真模拟,采用正交试验和极差分析法,以最小轴向力、最小扭矩、和最低温度为评价指标,研究了丝锥前角、后角、锥角、转速对攻丝过程的影响规律,优化了丝锥结构参数和加工参数。并对优化后丝锥与通用丝锥进行了有限元仿真实验,进行了实验结果对比分析。结果表明丝锥前角4°、后角10°、锥角6°、转速125r/min的优组合丝锥结构合理,且温度、扭矩、推力以及刀齿应力均显著下降。

为了研究微织构参数对切削力的影响规律,运用AdvantEdge专业切削有限元仿真软件对GH4169高温镍基合金进行微织构刀具二维切削仿真,用极差分析确定微织构参数对切削力的影响规律,使用SPSS软件构建二维微织构切削力预测模型。仿真结果表明,微织构参数对切削力影响顺序为间距>深度>刃边距>宽度,最佳水平是A2B1C2D4,与无织构刀具相比,微织构刀具的切削力和切削温度明显降低,最佳水平A2B1C2D4具有良好的切削适应性,主切削力Fx和径向力Fy预测方程的拟合优度R2分别为0.999和0.929。

针对螺旋玉米铣刀铣削TC4材料受力不均匀,加工效率低的问题,对螺旋玉米铣刀单刀片模型及切削力模型进行分析,通过AdvantEdge FEM软件进行相关的螺旋玉米立铣刀刀片结构参数,刀体参数设置,网络划分等得到螺旋玉米铣刀加工过程中的切削力及切削过程中的温度仿真图形,并以此仿真参数基础,进行验证加工。研究结果表明:对螺旋玉米铣刀铣削力分析后,能为加工TC4材料时更合理的选择切削用量,提高难加工材料的加工效率,减少刀具的磨损。

刀具钝化非对称刃口形状因子是影响温度场与应力场的重要因素之一,而形状因子会改变刃口处的分流点高度、剪切角以及实际切削负前角,在彼此相互作用下使温度场与应力场发生变化。采用三维软件SolidWorks建立不同形状因子的硬质合金刀具模型,通过有限元软件AdvantEdge建立刀具非对称刃口钝化铣削45钢的仿真模型,研究不同形状因子对温度场与应力场的影响规律。结果表明:随着形状因子的增大,最高切削温度增加,而最高应力区域面积呈现先增大后减小的趋势。

β角是浅孔钻设计中的一项重要参数，对浅孔钻的使用性能有很大影响。文中采用AdvantEdge FEM软件对浅孔钻在不同卢角下的切削力进行了分析，发现β角对小直径的浅孔钻的径向切削合力影响更为明显，并通过切削实验进行了验证。