切削加工仿真技術(shù)是研究解析切削加工過程中的物理現(xiàn)象榜揖，通過數(shù)值仿真得到切削過程中的切削力碘云、應(yīng)變腐熊、應(yīng)變率、切屑唧痴、刀具溫度等數(shù)值乞瑰，對切削參數(shù)及刀具進(jìn)行DOE研究和刀具磨損研究，以及基于切削力噩五、溫度等仿真數(shù)值對NC程序進(jìn)行優(yōu)化。

　　成立于1993年的Third Wave Systems公司素牌，主要業(yè)務(wù)是開發(fā)和銷售有限元切削加工仿真軟件碳携，響應(yīng)了加工市場的這一需求。其產(chǎn)品AdvantEdgetm FEM采用有限元方法對切削加工過程進(jìn)行模擬墓且；另一產(chǎn)品Production Moduletm擅長于工藝分析临辰，并基于切削力、溫度等仿真數(shù)值對NC程序進(jìn)行優(yōu)化讲媚。

　　AdvantEdgetm FEM軟件

　　原理和特點(diǎn)

　　AdvantEdgetm FEM采用有限元法進(jìn)行切削過程的物理仿真亏乞，作為切削條件輸入的內(nèi)容包括：工件材料特性、刀具幾何裆操、刀具材料特性怒详、切削速度、冷卻液參數(shù)踪区、刀具振動參數(shù)昆烁、切削參數(shù)等。軟件通過有限元分析后缎岗，獲得切削加工過程中的切削力静尼、切屑打卷、切屑形成传泊、切屑斷裂鼠渺、熱流、刀具工件和切屑上的溫度分布眷细、應(yīng)力分布拦盹、應(yīng)變分布、殘余應(yīng)力分布等物理特性輸出結(jié)果薪鹦。圖1所示為3種刀具的切削仿真及切削力比較掌敬；

　　AdvantEdgetm FEM擁有豐富的材料庫，包括120種從鑄鐵到鈦合金的工件材料池磁，100種從Carbide犀刀、金剛石到高速鋼的刀具材料，TiN、TiC饮茬、Al2O3努示、 TiAlN涂層材料；可進(jìn)行豐富的工藝分析拉狸，如車削盾峭、銑削(含插銑)、鉆孔稿纺、鏜削甫碉、拉削等，冷卻液侵入谭驮、噴射等方式蝗质。其刀具磨損仿真主要采用日本的 Usui算法；同時具有切削速度齐秕、進(jìn)給量沈机、前角、切削刃圓弧半徑參數(shù)DOE研究笋敞；切削速度碱蒙、進(jìn)給量、變換刀具DOE研究夯巷；具有豐富的后處理功能赛惩。

　　效益分析

　　在刀具的設(shè)計(jì)開發(fā)中，使用AdvantEdgetm FEM軟件可以研究刀具的涂層鞭莽、形狀坊秸、材料，并為刀具推薦切削參數(shù)澎怒。在實(shí)際切削加工中褒搔，不照搬刀具廠提供的推薦切削條件，在軟件分析的基礎(chǔ)上喷面，就能選擇出最佳的刀具和切削參數(shù)星瘾。通過仿真分析提高材料的去除率，優(yōu)化切削力及溫度惧辈、切屑形成琳状，減少金屬切削中工件的扭曲變形、降低殘余應(yīng)力承蠕，提高零件質(zhì)量和刀具性能菜册，減少現(xiàn)場試切的試驗(yàn)次數(shù)和成本。

　　仿真技術(shù)幫助企業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量扳啃、延長刀具壽命蓄棘、完善加工工藝贰宰，顯著降低產(chǎn)品制造成本。

　　Production Moduletm軟件

　　原理和特點(diǎn)

　　Production Moduletm軟件是一個工藝分析軟件褥欺。通過對工件芍迫、刀具、材料數(shù)據(jù)及NC程序的綜合分析盔鬼，可以得到整個加工過程中的切削力哪趟、溫度等數(shù)據(jù)。然后女饺，通過優(yōu)化NC程序中的進(jìn)給及切削速度來優(yōu)化加工過程中的切削力纹怨、溫度等參數(shù)。

　　通過Production Moduletm優(yōu)化分析后誊酌，可以改進(jìn)加工過程中切削力部凑、溫度，實(shí)現(xiàn)負(fù)載平衡碧浊，降低振動，縮減加工周期瘟仿。優(yōu)化后的NC程序可以直接進(jìn)行加工箱锐。

　　效益分析

　　Production Moduletm軟件中的數(shù)據(jù)庫都是通過試驗(yàn)或AdvantEdgetm分析獲得的。輸入工件劳较、工件材料特性驹止、刀具參數(shù)、G代碼/APT代碼观蜗、機(jī)床控制文件臊恋，對這些參數(shù)進(jìn)行解析后，能夠得到整個加工過程中的切削力墓捻、溫度抖仅、功率等結(jié)果。然后砖第，通過自動優(yōu)化CNC程序功能或優(yōu)化進(jìn)給及切削速度參數(shù)撤卢，優(yōu)化切削力、溫度及加工周期瘤希，從而提高生產(chǎn)效率昂贷。NC程序優(yōu)化前后切削力及加工周期的比較，如圖4所示答艘。

　　結(jié)束語

　　隨著數(shù)值計(jì)算技術(shù)的不斷發(fā)展拆翘，數(shù)值仿真已經(jīng)向多學(xué)科方向發(fā)展，數(shù)字化仿真技術(shù)在各個行業(yè)的應(yīng)用也不斷向縱深發(fā)展息体，產(chǎn)品切削加工仿真技術(shù)在刀具設(shè)計(jì)囊脉、航空航天瑰兄、汽車行業(yè)的應(yīng)用也逐漸深入。

　　為滿足國內(nèi)企業(yè)對金屬切削加工有限元仿真技術(shù)應(yīng)用的需求及引進(jìn)國外的先進(jìn)技術(shù)组缎，通力有限公司從2006年開始代理美國Third Wave Systems公司金屬切削仿真軟件滔壳，致力于為國內(nèi)制造業(yè)行業(yè)提供金屬切削仿真有限元解決方案。

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