邱　慧，班新星，纪莲清，王明义

(1. 郑州科技学院 机械工程学院,郑州　450064; 2. 西安交通大学 机械工程学院,西安　710049; 3.郑州轻工业学院 机电工程学院,郑州　450002)



高速切削GCr15切削力的仿真与实验研究*

邱慧1，班新星2，纪莲清3，王明义3

(1. 郑州科技学院 机械工程学院,郑州450064; 2. 西安交通大学 机械工程学院,西安710049; 3.郑州轻工业学院 机电工程学院,郑州450002)

应用Deform-3D软件建立刀具-工件三维有限元模型，研究了PCBN刀具高速切削GCr15淬硬钢的切削机理，得出不同切削参数下切削力的变化规律，通过对模拟结果进行分析获得了最优切削参数。在最优切削参数下进行切削实验，结果发现：在切削深度和进给量不变的情况下，不同切削速度下的切削力模拟值与实验值变化趋势是一致的，并且其误差不超过10%，这表明利用Deform-3D有限元软件建立三维切削模型可以有效模拟PCBN刀具高速切削GCr15轴承钢的切削过程。

有限元模拟； 高速切削； 超硬刀具； 切削力

0　引言

聚晶立方氮化硼(Polycrystalline Cubic Boron Nitride，简称PCBN)作为超硬刀具材料，具有良好的耐磨性和热稳定性[1]，普遍应用于淬硬钢、冷硬铸铁及其它高硬黑色金属的高速切削加工[2]，并且随着数控机床等自动加工设备的广泛应用，使用PCBN刀具以硬态切削替代磨削工艺已成为加工淬硬轴承钢的新途径[3]。GCr15是一种最常用的高铬轴承钢，经过淬火加回火后具有较高的硬度，其硬度可达HRC60～62，主要应用于制作各种轴承套圈和滚动体，属于难加工材料行列[4]。近年来，国内外很多学者对PCBN刀具高速切削GCr15的过程进行了研究分析[5-8]，主要集中在PCBN刀具的磨损机理、刀具几何参数、GCr15表面粗糙度、切屑形成机理、残余应力、表面白层等方面，而针对PCBN刀具高速切削GCr15切削力的研究较少。……