鞠成伟，郜东伟

(1.广西壮族自治区特种设备监督检验院，广西 南宁，530219;2.济南城建集团有限公司，山东 济南 250031)

0 引言

切削加工是一种重要的轴类零件成形手段。由于金属切削工艺相当复杂，涉及的影响因素较多，利用解析方法很难准确描述切屑的形成过程，而单纯采用实验研究所需的经费和时间投入均很大，且不易得到切削区域残余应力场、温度场的分布状态信息［1］。有限元数值模拟技术作为一种有效切削过程研究手段，能够将工件材料属性表示成温度、应变和应变率的函数，并全面考虑各种切削加工参数之间的相互影响作用，从而为切削参数优化、刀具参数选择以及加工表面完整性评估等提供重要的理论指导。

正交切削过程是三维铣削模型的基础。本文应用DEFORM 有限元软件，建立了正交切削有限元分析模型，分别对不同转速、不同刀具前角和不同刀刃钝圆半径进行了数值模拟，分析了切削过程中应力、应变和切削力的变化特性。

1 正交切削

车削和铣削按刀具、工件之间的相对运动模式分为正交切削和斜交切削。由于正交切削模型的独立变量少，便于理论分析研究，且与斜交切削模型之间具有一定的转换关系。因此以正交切削展开分析研究。

在切削刃附近，被切削层在受到前刀面的挤压后产生以滑移为主的塑性变形，从而与工件本体材料分离。观察整个变形域，大致划分为三个变形区，第一、第二变形区属于切屑形成过程，而第三变形区属于表面形成过程［2－4］。……