ANSYS辅助下的镗刀杆静力学与模态分析

本文主要探讨了基于ANSYS的镗刀杆有限元分析，针对L/D=10的典型镗刀杆，该杆具有90°锥柄、莫氏圆锥5#，直径40mm，总长400mm，悬伸部分长310mm，刀槽尺寸为12mm×12mm。研究采用了ANSYS软件进行单因素分析，着重分析了切削速度（vc/mm·min^-1）、进给量（f/mm）和背吃刀量（ap/mm）这三个切削用量对镗刀杆静力学性能的影响，包括最大变形量和最大应力。 首先，通过对不同切削速度（40至80m/min）下的主切削力（Fc/N）、背向力（Fp/N）和进给力（Ff/N）的计算，展示了它们随速度变化的关系。这些数据是通过经验公式得到的，其中涉及与工件材料和切屑条件相关的系数以及修正系数，如硬质合金刀具与铸铁材料的配合。 接着，文章对背吃刀量为5mm，进给量为0.3至0.8mm/r的特定情况下，进行了深入分析，给出了相应的切削力数值。通过这种方式，研究人员可以得出在不同切削参数组合下，切削力的变化趋势，为优化切削用量选择提供了理论依据。 此外，文章还进行了模态分析，特别是对夹紧状态下镗刀杆的前10阶模态进行研究，得到了模态频率和振型。这有助于了解刀杆在加工过程中的振动特性，从而评估可能对加工精度产生的影响。 本文的重点在于总结影响加工质量的关键因素，并指出在切削参数选择时应注意的问题。这些发现对于改进现有的刀杆结构设计和开发新型镗刀杆具有重要意义，因为传统的设计方法已难以满足高精度加工的需求。通过有限元分析，设计者可以更精确地控制刀杆的变形和振动，提升加工效率和产品质量。 这篇论文提供了一种基于ANSYS的系统性方法，通过数值模拟来深入理解切削过程中的力学行为，为优化镗刀杆设计和提高加工精度奠定了科学基础。