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摘要：本文针对航空材料切削加工切屑形成的影响因素展开分析，内容包括了切削速度、切削深度、工具进给量、热力耦合情况等，通过研究选择恰当的模型、选择相应的试验材料、进行模型结构的装配、合理网格密度选择、仿真结构的分析等，其目的在于探索出航空材料切削的最佳配比，提高航空零件的生产质量。
关键词：航空材料；切削速度；热力耦合；切削模型
随着航空工业的发展进步，越来越多种类的新型材料被应用到航空工业的加工制造中，在使用这些新型材料时，为了使加工后的零件符合人们期望的要求，新型材料的加工切削理一个论研究变得十分重要。为了研究合适的加工参数，传统的方法是用人工进行切削试验，但这种方法效率很低要花费很多的时间和精力，并且试验结果存在的误差也较大。现阶段，在计算机技术完善度不断增加的背景下，可以依托于软件技术在有限元软件中建立材料和刀具的模型，输入材料的属性参数进而完成对该材料切削的仿真，从而得到最为恰当的切削参数，为成品质量的提升奠定坚实的基础。
1航空材料切削加工切屑形成的影响因素
1.1切削速度
在切屑形成机理方面，切削速度属于非常重要的影响因素之一，为了讨论该因素对于切屑带来的影响，设置了相应的切削试验。在具体的试验过程中，需要保持切削的深度、工具进给量、热力耦合参数保持不变，改变机床的切削速度，同时将初始速度调整为49.76 m/min，对于该状态下切屑状态进行记录，作为原始数据来进行比对，随后开始增加切削时的速度，并且对于切屑的状态变化情况进行记录，在出现切屑出现较大变化的情况时，停止该实验。对于采集到的数据信息进行针对性分析，得出了以下试验结论：据数据显示，在切削速度处于49.76 m/min 到77.4 m/min这一区间时，所产生的切屑形态，并没有出现较大的形变。随后继续增大切削速度，当切削速度增大到98.14 m/min的时候，此时切屑的形状同比以往出现了较大的变化，并且切屑形态也开始发生较大变化的状态。而在进一步增大去切削速度时，切屑的明显性开始不断提升，在达到 124.41 m/min时，可以发现锯齿之间的参数差异变小，表明去切削速度会直接影响到切屑成形，在速度低于77.4 m/min时，切屑成形效果最佳，但具体数值也需要进一步讨论来获得。
1.2切削深度
在切屑形成机理方面，切削深度也属于非常重要的影响因素之一，组建相关试验来讨论切削深度对于切屑形成情况所带来的影响性。在具体的试验过程中，需要保持切削的速度、工具进给量、热力耦合参数保持不变，改变机床的切削深度，同时将初始深度调整为0.20 m/，对于该状态下切屑状态进行记录，作为原始数据来进行比对，随后开始增加切削时的深度，并且对于切屑的状态变化情况进行记录，在出现切屑出现较大变化的情况时，停止该实验。对于采集到的数据信息进行针对性分析，得出了以下试验结论：根据相应的数据信息结果可以发现，在切削深度为0.20mm时，此时零件切屑状态并没有存在较大的变化，零件边缘的平滑性较强。随着切削深度的增加，切屑的形状、高度、均匀度也开始发生变化，在试验进行到0.3 mm时，此时切屑的明显性明显增大，并且在切削深度为0.4mm时，切屑不仅出现了参数变化，而且还出现了形变的情况[1]。在什么状态下，零件切屑成形效果最佳，但具体数值也需要进一步讨论来获得。
1.3工具进给量
在切屑形成机理方面，工具进给量也属于非常重要的影响因素之一，组建相关试验来讨论工具进给量对于切屑形成情况所带来的影响性。在具体的试验过程中，需要保持切削的速度、切削时的深度、热力耦合参数保持不变，改变机床的工具进给量，同时将初始状态调整为0.15 mm/r，对于该状态下切屑状态进行记录，作为原始数据来进行比对，随后开始增加工具进给量，并且对于切屑的状态变化情况进行记录，在出现切屑出现较大变化的情况时，停止该实验。对于采集到的数据信息进行针对性分析，得出了以下试验结论：根据相应的数据信息结果可以发现，在此次的切削试验中，在进给量为0.15 mm/r的时候，此时零件切屑状态并没有存在较大的变化，零件边缘的平滑性较强。随着进给量的增加，切屑的形状、高度、均匀度也开始发生变化，在试验进行到0.3 mm/r时，此时切屑的明显性明显增大，而零件也出现了形变的情况。随后继续增加工具进给量，在数值超过0.45mm/r时，此时切屑的状态也出现了非常大的参数变化，边缘已经出现了比较大的变化，而且此时的零件也已经无法满足具体的应用需求。由此可见，在切屑控制中，工具进给量也属于非常重要的管控内容[2]。
1.4热力耦合情况
在金属材料切削的过程中，切削刀具的尖端面会与材料进行直接接触，同时对其进行一定程度地施压，在此过程中存在着能量的交替，将材料的机械能转换为了热能进行释放，那么金属在热力耦合的作用下很容易出现塑性变形的情况，从而影响到切屑情况。对此在应用阶段，还可以通过如下公式来完成计算：（K1+K2）d=∫ＶＢ1εｄv－∫ＶＢ1Ｒｄv ＋Ｆ，其中K1和K2分别表示零件弹性矩阵和结构刚性矩阵。由此可以判断出热力耦合状态对于切屑情况的影响性[3]。将相关数值代入到其中可以发现，假定零件弹性模量保持不变，那么结构刚性数值越高，那么所带来的矩阵影响也越高，此时结构的热力耦合作用比较明显，而且结构出现形变量的几率也越大。由此可见在后续发展过程中，这也是重点进行管控的内容之一。
2航空材料切削加工切屑数值模拟要点
2.1选择恰当的模型
通过选择恰当的模型，能够有效提升结构的成型精准度，同时也为后续参数调整提供可靠的数据参考。本次仿真试验以某个零件生产为例，共需要经过三次处理后，才可以得到所需要的结构，对此在选择刀具时，其尺寸需要控制在0.001m，并且借助Face中的功能，对于页面中的加工顺序进行划分，加工顺序1号对应的是上部分的切屑部分，加工顺序2号对应的是中层部分的分离层，加工顺序3号对应的是材料切削之后的基础部分，并且在选择过程中，刀具尖端应调整为钝圆结构，以降低热力耦合作用带来的影响[4]。需要注意的是，在模型建立的过程中，也需要做好三维模型结构的搭建工作，在前期需要做好数字化信息的计算工作，明确应用到数据参数内容，并且将其添加到数据应用软件当中，从而提高系统应用价值，提高分析结果的可靠性。
2.2选择相应的试验材料
选择相应的试验材料，能够提升试验结果的一般性，减少特殊情况的出现。在试验材料的选择中，应尽量选择密度相对较大的金属，参考密度在2.50kg/m3到3.05kg/m3之间，以此为基础选择杨氏模量和泊松比适宜的材料。对于使用过程中，刀具需要设置为转动惯量的运动方式，同时根据模型中的相关参数量，调整具体的应用参数，以此来确保材料筛选结果的可靠性，将切屑分离情况控制在合理范围内[5]。结合以往的筛选经验，会利用信息技术、大数据技术来组建材料筛选体系，在体系中会对这些筛选内容进行明确，如密度、硬度、厚度、延展性等，在后续选择过程中，可以结合实际需求对于材料做出选择，以此来提升材料选择结果的可靠性和有效性。
2.3进行模型结构的装配
通过进行模型结构的装配，可以直观看到模型现阶段的应用情况，从而提高模型计算结果的准确性。之前的章节中已经提到，对于页面中的加工顺序需要进行划分，加工顺序1号对应的是上部分的切屑部分，加工顺序2号对应的是中层部分的分离层，加工顺序3号对应的是材料切削之后的基础部分，即已经将工件建工分为了三部分内容，因此刀具的安装也需要与之相对应，并且需要将刀具提前安装在工件生产的分离层，并且刀具与工件之间的间距也需要控制在合理范围内，一般情况下间距控制在0.1mm左右，但是不能直接触碰到材料，避免启动后惯性过大，直接导致材料穿透的情况出现[6]。并且在模型装配的过程中，也需要做好一些细节内容的把握，从而提高分析结果的准确性和有效性。
2.4合理选择网格密度
通过合理选择网格密度，有利于后续数据信息的分析处理，进而提高了分析结果的准确性。在之前的章节中已经提到，本次模型在应用期间已经将工件建工分为了三部分内容，因此在对网格密度进行选择处理时，也需要预制相匹配划分为是三部分网格结构[97。为了提高模拟结果的精准度。在具体的网络处理中，一般会将第一层和第二层结构的网络划分的细一些，而第三层可以适当地降低密度，而且各层的网格也会沿着逐渐减少的趋势进行划分，以便于后续数据信息的快速统计[8]。另外，对于密度分析数据也需要做好记录工作，并且对于密度之间的关联性也需要提前做好明确工作，及时采取措施对其进行处理，以此来提高结构应用过程的稳定性，提升网格密度筛选结果的准确性。
2.5仿真结构的分析
通过做好仿真结构的分析，可以合理判断一些参数信息的合规性，提高仿真结果的准确性。在对该部分内容进行应用分析时，需要从切削热情况、切削力分布、应力场分布等方面进行分析，以切削热为例，组建相关的试验内容，确保切削力、应力场、切削速度、切削深度等参数不变，对于整个过程中所产生的切削热情况进行分析，对于相关性数据进行统计，从而得到可靠的实验分析结果，由此可见，切削过程会导致刀具发生弯曲，内部会产生很大的应变且应变率很大，需要损耗很多功，进而产生大量的切削热，影响到最终的切屑效果[9]。因此，在实际处理中，需要注意此方面的相关内容，及时做好处理，从而提高结构成型质量，降低形变问题发生几率。
结束语
综上所述，选择恰当的模型，能够有效提升结构的成型精准度，相应的试验材料，能够提升试验结果的一般性，进行模型结构的装配，可以直观看到模型现阶段的应用情况，合理选择网格密度，有利于后续数据信息的分析处理，做好仿真结构的分析，可以合理判断一些参数信息的合规性，通过研究切屑形成机理，并且以此为基础来进行仿真试验，对于提高试验结果的利用价值，提高航天材料应用效果有着积极地作用。
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