铝合金材料凭借强度高、耐磨性好、加工性能良好以及焊接性能好等优点,在航空航天和汽车等行业得到了越来越广泛的应用。由于铝合金加工过程中切削温度高,易产生热变形、刀具磨损等问题,因此准确预测铝合金高速切削过程中的切削温度至关重要。从理论上分析了铝合金切削过程中的温度分布特点,比较了二维切削和三维切削有限元仿真过程,阐述了高速切削过程中切削温度的影响因素。

由于铝合金高速切削过程中切削温度高,导致刀具严重磨损,降低了刀具寿命和零件加工精度,因此准确预测刀具磨损和分析刀具磨损规律至关重要。分别从刀具寿命模型和刀具磨损速率模型概述刀具磨损理论模型研究进展,基于切削用量、刀具性质和冷却方式分析刀具磨损规律。从已有研究来看,在铝合金高速切削过程中刀具磨损随切削速度和进给量增大而增大,切削深度无明显规律;常见刀具磨损有黏结磨损、磨粒磨损和扩散磨损,其中黏结磨损为主要刀具磨损机制。

有限元方法是研究切削加工中切削机制的一个重要途径。在OXLEY解析模型中,切削过程中的剪切角、第一变形区剪切带宽度以及第二变形区剪切带宽度,是研究切削力、切削温度等的重要基础。建立Deform2D切削模型,通过后处理界面测量剪切角。在考虑第二变形区剪切应变的情况下,建立新的剪切角求解模型。将新的剪切角模型与测量得到的剪切角对比,具有较好的一致性。最后通过应变率、应变分布云图,分别确定了第一、第二剪切带厚度,并探究其与切削速度