基于热力耦合下细长轴车削误差研究

摘要

细长轴的长度比上直径的比率是大于20,在车削时,产生的热和力相互影响,引起残余应力的出现,导致材料表面塑性变形,影响尺寸精度,本文从理论、仿真、实验三个方面研究。引入热力耦合理论,细长轴在主轴夹紧、顶针顶紧辅助跟刀架下车削时,受到的切削力主要表现为径向力Fp,车刀和细长轴摩擦产生的热主要集中在刀具上,可以把刀具看做热源。使用ABAQUS软件仿真,模拟了切削温度和切削力,得出切削力中径向力Fp起主要作用,车削时切削温度主要表现为刀具温度。仿真设定不同的切削三要素Vc、ap、f,采集细长轴车削时产生的径向力Fp、刀具温度T和残余应力实验数据,利用多元回归方程推导出残余应力误差预测公式。然后,搭建细长轴车削实验平台,选用YDC三向压电式测力仪和FLIRA20红外热像仪分别对车削时的径向力和刀具温度采集。得出不同切削三要素下刀具温度和径向力Fp的数值变化,对数据对比分析,验证了残余应力预测公式正确性。