25、金属加工中刀具温度分布与非可建模尖点形成机制研究

金属加工中刀具温度分布与非可建模尖点形成机制研究

在金属加工领域，刀具温度分布和表面形貌的精确模拟一直是研究的重点。刀具温度过高会影响刀具寿命和加工质量，而表面形貌的准确预测对于提高工件表面质量至关重要。本文将介绍有限元热传导模型在刀具温度分布模拟中的应用，以及一种新的研究球头铣削中不可建模尖点形成机制的方法。

有限元热传导模型模拟刀具温度分布

在正交切削过程中，刀具的热传导问题可以通过有限元热传导模型进行模拟。该模型使用热扩散方程来描述温度分布：
[
\frac{\partial}{\partial x}\left(k_t\frac{\partial T}{\partial x}\right) + \frac{\partial}{\partial y}\left(k_t\frac{\partial T}{\partial y}\right) + \frac{\partial}{\partial z}\left(k_t\frac{\partial T}{\partial z}\right) = \rho_t c_t\frac{\partial T}{\partial t}
]
其中，$T$ 是温度，$\rho_t$ 是刀具的质量密度，$c_t$ 和 $k_t$ 分别是刀具的比热容和热导率。

边界条件如下：
- 初始条件：$T(x, y, z, t = 0) = T_0$
- 对流边界条件：$-k(T)\frac{\partial T}{\partial \eta} = h_{conv}(T - T_0)$
- 热流边界条件：$-k(T)\frac{\partial T}{\partial \eta} = Q_{