一种基于高性能建模仿真的切削液射速优选方法技术

本发明专利技术公开了一种基于高性能建模仿真的切削液射速优选方法；该方法包括以下步骤：S1、构建包含刀具、工件和欧拉域的热力液耦合切削仿真模型；S2、在切削液喷射速度为零的条件下提交运算分析。S3、以步骤S1和S2获得的切削仿真模型作为预仿真模型；复制一个预仿真模型作为二次仿真模型；对二次仿真模型进行重启动设定，将预仿真模型的仿真结果作为二次仿真模型的初始状态。S4、设定多个不同的切削液喷射速度，并分别将二次仿真模型提交运算分析，得到不同切削液喷射速度对应的仿真结果。本发明专利技术能够通过改变切削液射速，来观测不同切削液射速对断屑以及温度情况，实现了切削液射速的优选。选。选。

【技术实现步骤摘要】
一种基于高性能建模仿真的切削液射速优选方法


[0001]本专利技术属于金属加工
，尤其涉及一种基于高性能建模仿真的切削液射速优选方法。

技术介绍

[0002]金属切削液被广泛应用于各种切削作业，如车削、钻削、磨削、铣削、刨削、拉削等，加工过程中刀具与加工件之间的摩擦会产生热量和磨损，而切削液的使用可以带走热量起到冷却的作用，并能够在切削过程中带走切屑，实现断屑功能。但切削液的射速不同，对于换热断屑功能的实现效果也有所不同，因此有必要优选切削液射速以期提高各种切削作业的质量。但仅利用传统试验手段进行优选切削液射速难度大、成本高、效率低，且难以捕捉切削动态过程中的各项参数的变动。
[0003]虽然目前的金属加工的切削液有很多优点，但还需要对切削液射速进行进一步优化，进而加快金属加工领域发展。实现这个目标，就要对切削液射速优选方面进行更深入的研究。目前，对于加入切削液进行切削仿真研究较少，且运用仿真的切削液射速单一，以至于无法准确展现切削仿真过程中不同切削液射速对切削的影响，无上法完成切削液射速的优选。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于针对难以对金属加工的切削液射速进行优选、难以实时监测切削液对切削加工影响等问题，提供了一种基于高性能建模仿真的切削液射速优选方法。本专利技术是一种先进行干切削，后添加切削液进行切削仿真的方法；是一种基于耦合欧拉拉格朗日处理大变形的切削仿真的一种方法；是一种利用重启动分析来减少计算量的一种方法；是一种利用热力液耦合进行切削仿真的一种方法；是一种通过改变切削液射速，来观测不同切削液射速对断屑以及温度情况，从而获得该金属加工最优切削液射速的一种方法。
[0005]一种基于高性能建模仿真的切削液射速优选方法，包括以下步骤：
[0006]步骤S1、构建包含刀具、工件和欧拉域的热力液耦合切削仿真模型，并进行网格划分、装配定位、分配欧拉材料区域和参数设定。
[0007]步骤S2、在切削液喷射速度为零的条件下，将热力液耦合切削仿真模型提交运算分析，得到仿真结果。若仿真结果不收敛，则调整热力液耦合切削仿真模型的参数后重新提交运算分析，直到仿真结果收敛。
[0008]步骤S3、以步骤S1和S2获得的切削仿真模型作为预仿真模型；复制一个预仿真模型作为二次仿真模型；对二次仿真模型进行重启动设定，将预仿真模型的仿真结果作为二次仿真模型的初始状态。重新设定二次仿真模型中切削液的约束参数；切削液的约束参数为切削液随刀具一同运动的同时，以设定的喷射速度喷向刀具与工件的接触区域。
[0009]步骤S4、设定多个不同的切削液喷射速度，并分别将二次仿真模型提交运算分析，得到不同切削液喷射速度对应的仿真结果，根据仿真结果的差异，评估切削液喷射速度对
金属加工性能的影响，选择加工中使用的切削液喷射速度。
[0010]作为优选，步骤S1中，热力耦合切削仿真模型的参数包括欧拉域的范围、材料属性、网格划分、装配定位、分析步及输出变量、刀具、工件与切削液之间的接触约束、刀具与切削液的运动特性和载荷。
[0011]作为优选，步骤S1中，建立的欧拉域分为切削液区域和空区域。
[0012]作为优选，步骤S2中，仅运算分析刀具切入工件的过程。
[0013]作为优选，预仿真模型的分析步参数的输出间隔设定为1，从而当预仿真模型结束时，可利用二次仿真模型接着进行仿真。
[0014]作为优选，步骤S1中，欧拉域范围取切削液在仿真过程中所能到达的最大范围。
[0015]作为优选，步骤S1所述的网格划分中，工件与刀具接触区域及其周围的预设宽度的区域采用精细网格；刀具和工件上的其他区域采用粗网格；欧拉域采用均质网格。
[0016]作为优选，步骤S3中，在切削液喷射速度为正数的条件下，将二次仿真模型提交运算分析，得到仿真结果。若仿真结果不收敛，则重新定义二次仿真模型的定义边界条件后重新提交运算分析，直到仿真结果收敛。
[0017]本专利技术的有益效果为：
[0018]1、本专利技术构建两个相同的切削仿真模型，基于有限元分析软件，先用第一个切削仿真模型对刀具切入工件的过程进行干切削仿真，再利用重启动分析，以第一个切削仿真模型的仿真结果作为第二个切削仿真模型的初始状态，进行带切削液喷射速度的切削仿真。若采用传统仿真方式，每个模型需设定不同切削液工况后整体运行完才能得到运算结构，而本方法只需修改二次仿真模型里的切削液工况即可，在第一个仿真模型的基础上进行仿真，减少了考虑切削液的切削仿真的计算量；此外，本专利技术能够通过改变切削液射速，来观测不同切削液射速对断屑以及温度情况，实现了切削液射速的优选。
[0019]2、本专利技术使用有限元分析软件，以添加切削液进行切削为依据，对切削液的换热和断屑功能进行仿真模拟，可以得到实验中较难获得的数据，而且可以对整个加工过程进行预测，也对实践有很高的指导价值。
[0020]3、本专利技术基于耦合欧拉拉格朗日方法进行切削仿真，真实展现添加切削液进行切削仿真的数据，从而能够通过仿真的方式对切削液喷射速度进行优选。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的流程图。
[0022]图2为本专利技术的仿真模型示意图。
[0023]附图标记：图1中，1
‑
刀具模型；2
‑
工件模型；3
‑
切削液。
具体实施方式
[0024]以下通过特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所披露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0025]如图1所示，一种基于高性能建模仿真的切削液射速优选方法，包括以下步骤：
[0026]步骤S1、对切削仿真模型进行前处理：针对刀具、工件和切削液，构建热力液耦合切削仿真模型，并定义参数；热力耦合切削仿真模型的参数包括欧拉域的范围、材料属性、网格划分、装配定位、创建分析步及输出变量、设置刀具、工件与切削液之间的接触约束、对刀具与切削液设置运动特性和施加载荷。
[0027]如图2所示，建立带有切削液的切削仿真模型；所述仿真模型包括刀具模型1、工件模型2和欧拉域4；欧拉域4分为切削液区域3和空区域。刀具、工件、欧拉域和切削液在仿真软件中进行建模和划分。
[0028]切削液的建模过程如下：首先在已建立的欧拉域中划分出切削液所在的区域，然后对切削液赋予材料属性，最后对切削液材料区域进行划分，切削液得此建立。本实施例中，长度选择mm作为单位，且其余参数的单位均使用同级纲量。刀具、工件、欧拉域和切削液的三维模型建立完全后，在仿真软件中分别对上述的三维模型定义材料属性，以便于进行物理量的仿真分析。
[0029]考虑到刀具的性能，刀具采用T15粉末冶金高速钢，工件选本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于高性能建模仿真的切削液射速优选方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1、构建包含刀具、工件和欧拉域的热力液耦合切削仿真模型，并进行网格划分、装配定位、分配欧拉材料区域和参数设定；步骤S2、在切削液喷射速度为零的条件下，将热力液耦合切削仿真模型提交运算分析，得到仿真结果；若仿真结果不收敛，则调整热力液耦合切削仿真模型的参数后重新提交运算分析，直到仿真结果收敛；步骤S3、以步骤S1和S2获得的切削仿真模型作为预仿真模型；复制一个预仿真模型作为二次仿真模型；对二次仿真模型进行重启动设定，将预仿真模型的仿真结果作为二次仿真模型的初始状态；重新设定二次仿真模型中切削液的约束参数；切削液的约束参数为切削液随刀具一同运动的同时，以设定的喷射速度喷向刀具与工件的接触区域；步骤S4、设定多个不同的切削液喷射速度，并分别将二次仿真模型提交运算分析，得到不同切削液喷射速度对应的仿真结果，根据仿真结果的差异，评估切削液喷射速度对金属加工性能的影响，选择加工中使用的切削液喷射速度。2.根据权利要求1所述的一种基于高性能建模仿真的切削液射速优选方法，其特征在于：步骤S...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪敬，苏忠跃，童康成，蒙臻，周吕敏，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：