6061铝合金超精密切削仿真与实验研究

简介

利用单晶金刚石超精密切削6061铝合金(Al6061)实验与有限元仿真计算方法(FEM),研究Al6061的单晶金刚石超精密切削机理。通过构建不考虑Al6061材料中杂质与二次相特性的超精密切削2D有限元模型(Al6061 FEM),与相同切削条件下Al6061单晶金刚石切削实验对比,切屑形态与切削力等参数两者较吻合。研究发现,当切削深度为2μm,切削速度为500mm/min时,模型计算的切屑为锯齿形层层叠加在一起;切削力受切屑形态的影响,随单个锯齿形成过程先增加后减小,呈周期变化;切削表面出现单元格损伤缩颈变形和塑性恢复变形,两者综合作用生成切削表面,而实际Al6061切削加工生成表面受材料中杂质与二次相的影响,不考虑Al6061材料中杂质与二次相的切削生成表面计算结果无法评估实际切削表面生成过程;切削热主要受Al6061切屑层挤压变形作用产生,切屑与前刀面以及新生成的表面与后刀面摩擦生热量相对较小。对比有限元计算结果,实验切削力波动范围大,主要受材料特性的影响。