跟着螺旋角的改动，刀具实践前角也跟着改动，切削合力的巨细和方向也会改动。分力Fz随螺旋角的添加而添加，均值从117.367 N升至205.836 N；分力Fy随螺旋角的添加而削减，均值下降了39.546 N；受影响最小的是切削力Fx，先是上升8.107 N后又下降10.235 N。而螺旋角的改动，对应力和功率影响都不大，应力极差为22.768 N，功率极差为20.242 W。

  0Cr18Ni9不锈钢因其杰出的无磁性、耐高温、耐蚀性、机械功能和无热处理硬化现象等，被大范围的运用在医疗、核工、航天航空、一般化工设备和食物用设备中，在不锈钢总产量中其占比在30%以上。但0Cr18Ni9不锈钢塑性大、耐性高、切削力大、切削加工温度高、外表硬化严峻，使得加工功率低，刀具磨损快，刀具寿数低[1-2]。挑选合理的刀具几许参数及涂层可以有用改进0Cr18Ni9不锈钢切削加工功能，然后延伸刀具寿数，进步加工功率。

  其间待研讨参数螺旋角的三个水平为：30°、45°、60°[8]；刀刃数的三个水平为：2、3、4；涂层的三个水平为：无、TiAlN多元复合涂层资料、TiC/Al2O3双层涂层资料[9]。正交试验设计办法在科学研讨领域中的运用非常广泛，以尽或许少的试验次数，取得满足的、有用的信息，既确保了全面试验的某些要求，又可以剖析试验成果找出较优的试验计划。

  近年来许多学者对0Cr18Ni9不锈钢进行很多的试验和仿真研讨，这些研讨大多是从铣削参数和冷却方法这两方面做，较少研讨铣刀几许参数及涂层对铣削功能的影响。P Chockalingam等研讨了组成油、水基乳液和紧缩冷空气对铣削加工0Cr18Ni9不锈钢外表粗糙度和切削力的影响[3]。S Luejanda等研讨了切削速度、进给量和切削深度对外表粗糙度的影响[4]。Muammer NALBANT等研讨了低温冷却对铣削加工的影响[5]。张清阁研讨了切削速度、每齿进给量、轴向切深、径向切深对加工外表粗糙度、切削力和主轴加速度的影响[6]。

  【作者单位】三峡大学机械与动力学院,湖北宜昌443002;三峡大学机械与动力学院,湖北宜昌443002;三峡大学机械与动力学院,湖北宜昌443002

  涂层资料的改动对切削力Fx、Fy以及Fz的影响比较小，极差均不超越20 N；对应力和功率影响也不大，极差分别为29.917 MPa和6.853 W。

  归纳表3、表4和表5可知，当三个切削分力改动差异较大时，应力改动趋势与改动最大的切削分力相同。这是由于应力改动趋势与切削合力共同，而改动较大的切削分力对切削合力影响较大。依据切削合力公式：

  本文选用三维有限元仿线不锈钢铣削功能的研讨，侧重剖析了不同螺旋角、刀刃数及涂层对硬质合金铣刀顺铣切削过程中的应力、温度、功率和切削力的影响。该研讨成果对改进0Cr18Ni9不锈钢的铣削性及进步刀具寿数有必定的参阅含义。

  在有限元剖析软件AdvantEdge上树立硬质合金平头立铣刀侧铣加工0Cr18Ni9不锈钢三维有限元仿线所示。

  涂层首要影响的是温度，其均值从616.335 ℃下降至460.693 ℃，极差到达155.642 ℃，刀具有涂层时温度显着低于无涂层，涂层为TiAlN多元复合涂层资料时又远低于TiC/Al2O3双层涂层资料。原因或许是，涂层冲突系数小、热导率低，在其它条件不变时，削减了刀具与工件和切屑的冲突及传热，使得温度大幅下降。

  从表3、表4及表5可以精确的看出，不同螺旋角、刀刃数和涂层对功率的影响都不大。三种要素中对功率影响最大的是螺旋角，极差也只要20.242 MPa，而刀刃数对功率影响的极差才3.517 MPa。其原因或许是，在不同螺旋角、刀刃数和涂层的影响下，单位切削力并没有较大改动。切削功率公式为：

  式中：ae为径向切削宽度，ap为轴向切削深度，Vf为进给速度，Kc为单位切削力，η为切削功率。

  从表4数据可知，刃数的改动首要影响的是切削力Fy和应力。跟着刃数从2刃添加到4刃，切削力Fy下降了71.032 N，引起这种改动的或许原因是，在主轴转速和每齿进给量不变时，刃数添加，切削速度也跟着添加，4刃是2刃切削速度的2倍，跟着切削速度变快主切削力Fy下降；切削力Fx随刃数添加而添加，或许是刀具瞬时参加切削的刃数增多，刀具行进时，阻力变大；切削力Fz受刃数改动影响较小，先下降22.842 N后上升10.798 N。

  仿真试验铣刀螺旋角、刀刃数、涂层各取三个水平，选用3要素3水平的正交试验表进行9次(L9)正交切削试验，试验设计及成果，如表2 。

  所需求的根本信息参数如表1所示。待研讨的可变参数为刀具螺旋角、刀刃数及涂层资料，切削行程均为1.2 mm。刀具资料选M类硬质合金即国内YW类硬质合金，适用于耐热钢、高锰钢、不锈钢等难加工资料的切削加工。工件资料挑选304不锈钢即国标规范的0Cr18Ni9不锈钢。工件资料本构模型是AdvantEdge软件自带的Power-Law模型，根本表达式为[7]：

  ae、ap为定值，因而影响切削功率Pc的是单位切削力Kc及进给速度Vf。从表6可以精确的看出，刀刃数对总切削力影响较大，而螺旋角和涂层对总切削力根本无影响。单位切削力公式为：

  式中：h为实践切削厚度，刃数越多刀具刚度越强，刀具偏疼越小，实践切削厚度也会越大。

  式中：fz为每齿进给量，z为刃数，n为主轴转速。fz，n为定值，进给速度Vf随刃数z的添加而增大。

  【摘 要】运用有限元软件AdvantEdge树立三维模型,选用正交试验法剖析了螺旋角、刀刃数及涂层对硬质合金平头立铣刀顺铣铣削0Cr18Ni9不锈钢时的应力、温度、功率和切削力的影响.依据成果得出,在给定的参数改动范围内,对Fx的影响:刀刃数＞涂层＞螺旋角;对Fy的影响:刀刃数＞螺旋角＞涂层;对Fz的影响:螺旋角＞刀刃数＞涂层;对温度的影响:螺旋角＞涂层＞刀刃数;对应力的影响:刀刃数＞涂层＞螺旋角;螺旋角、涂层和刀刃数对功率的影响不大.考虑应力、温度、功率和切削力,铣刀螺旋角选为30°、刀刃数选为4、涂层选为TiAlN时,刀具功能最佳.

  为简化模型，本文三维有限元仿真试验未考虑刀具磨损、刀具和工件的振荡等对铣削加工及工件资料改动的影响[10]。

  表3计算了不同螺旋角对铣削加工0Cr18Ni9不锈钢三维仿真试验得出的切削力、温度、应力及功率的均值和极差。铣刀螺旋角首要影响切削刃受冲击方位、切削力巨细、实践刀具前角的巨细和切屑排出等。

  从表6可知，螺旋角和涂层的改动对切削合力根本没影响，而刀刃数的改动对合力影响最大，即对应力影响最大。

  受刀刃数改动影响最大的是应力，数值下降了73.209 MPa，或许原因是切削合力改动较大；温度所受影响较小，极差下降了26.186 ℃；功率改动最小，极差只要3.517 W。

  涂层刀具因其冲突系数小、耐热耐氧化、耐磨性好和热导率低一级特性，与未涂层刀具比较，其寿数可进步3～5倍，切削速度可进步20%～70%。表5计算了不同涂层对铣削加工0Cr18Ni9不锈钢三维仿真试验得出的切削力、温度、应力及功率的均值和极差。

  表4计算了不同刃数对铣削加工0Cr18Ni9不锈钢三维仿真试验得出的切削力、温度、应力及功率的均值和极差。依据切削次数计算公式：

  当切削长度、每齿进给量必守时，刃数越多，每刃循环切削次数越少，刀具寿数天然升高，并且刃数越多刀具刚度越强，切削时越平稳，冲击载荷越小，但刃数的添加，会导致排屑空间削减，加重切削与刀具的冲突，排屑才能会相应变差，因而刀刃数量并不是越多越好，需合理选用。

  从表3中可以精确的看出，温度的极差最大，阐明螺旋角的改动对其影响最大，随螺旋角视点的添加，刀具实践参加切削的刃会变长，与工件触摸面积变大，且切屑排出功能也会变差，使得切屑与刀具冲突加重，导致温度从462.109 ℃升至637.868 ℃。