3 / 12
С.А. Воронов, Вэйдун Ма
54
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2017. № 5
Размеры на рис. 1 и 2 указаны в микрометрах. При моделировании задается гео-
метрия зерна, угол при вершине, кроме того, зерно может иметь различный угол
наклона оси
Y
пирамиды. Таким образом, моделируется процесс микрорезания
зерном с разными передними углами
= –27,7
+
(см. рис. 2).
Будем считать, что движение зерна задано кинематически и не зависит от вза-
имодействия инструмента и материала заготовки. Зерно внедряется в материал
заготовки с постоянной скоростью резания
5
V
м/с. Зерно на первом этапе внед-
ряется в материал на глубину, изменяющуюся линейно от 0 до
h
cu
, и проходит путь
в горизонтальном направлении 100 мкм. Далее на шаге
2
зерно движется с посто-
янной скоростью и глубиной
h
cu
и проходит расстояние 200 мкм. В целях опреде-
ления коэффициентов сил резания повторяем моделирование при разных задан-
ных толщинах резания
h
cu
=10, 20, 30, 40 мкм. Зона деформирования поверхности
детали отдельно взятым зерном на несколько порядков меньше размеров детали.
Поэтому реальная форма и размеры детали значения не имеют и в качестве обра-
батываемой поверхности взята плоскость прямоугольника. В КЭ модели выбран
тип элемента заготовки C3D8RT, который является 8-узловым линейным прямо-
угольным элементом в виде параллелепипеда, с учетом деформирования и темпе-
ратуры. Этот тип элемента дает возможность снизить время интегрирования и
контролировать паразитные формы деформирования.
В процессе моделирования применяется подход ALE для сетки конечных
элементов с помощью встроенных процедур ПО ABAQUS, чтобы получить
нормальное образование стружки без искажения конечных элементов, что мо-
жет сгенерировать потерю точности вычисления [7–8].
Поведение материала заготовки Ti6Al4V при деформировании за предела-
ми упругости рассматривается с помощью изотермической термоупруго-
пластической модели с использованием уравнения состояния Джонсона — Кука
также, как это было в [7].
Результаты моделирования отдельным зерном.
Максимальное эквива-
лентное напряжение по Мизесу достигает значения 10
3
МПа, и наибольшая тем-
пература возникает в зоне контакта зерна и материала в конце этапа 2. На рис. 3
показаны результаты моделирования стружкообразования при различных пе-
редних углах
.
Видно, что значение переднего угла инструмента
является одним из опре-
деляющих факторов формы срезаемой стружки. Материал легко удаляется из
заготовки при резании зерном с маленьким передним углом, образуя сливную
стружку. При увеличении
стружка отделяется кусочками. Для резания зерном
с большим передним углом объем сегментированной стружки уменьшается и
напряжения в материале заготовки увеличиваются.
В отличие от обычного резания при микрорезании зерном со скругленной
вершиной явной плоскости сдвига не наблюдается. При деформировании
можно выделить три зоны с максимальными пластическими деформациями
(рис. 4,
а
).