鲁世红[16]采用有限元 ABAQUS软件，对Ti6Al4V钛合金高速正交切削过程进行了有限元仿真研究，通过有限元分析得出了锯齿形切屑的形成机理，并验证了有限元仿真关于钛合金锯齿形切屑形成机理为热塑性失稳的结论。
Özel等[17-18]基于DEFORM-2D软件，采用未涂层的WC刀具模拟了HRC30的P20模具钢的切削过程，2-D的切屑形状呈标准的锯齿状形状，3-D的切屑形状呈螺旋状。
2 刀具磨损机理的研究
赵威[19]通过高速摩擦磨损试验、切削加工试验、刀具磨损试验以及有限元模拟等试验与理论，分析了氮气及空气介质下硬质合金刀具在高速切削钛合金时的主要磨损形式和刀具寿命；揭示了氮气及空气介质下高速切削钛合金时硬质合金刀具的脆性破坏和磨损机理以及影响硬质合金刀具寿命的主要因素。
李一民等[20]应用有限元软件Deform-2D, 对航空用钛合金Ti6Al4V进行了不同冷却润滑条件下的正交切削有限元模拟，结果表明切削介质的润滑作用对刀具前刀面的扩散磨损率具有较大影响, 而切削介质的冷却作用则对刀具前刀面扩散磨损率无显著影响。
李龙涛[21]应用大型有限元软件ANSYS对金属切削过程进行了数值模拟，分析了前刀面与切屑的摩擦情况。通过对最大等效应力和应变发生的位置及其变化分析，得出刀具后刀面磨损最严重的结论。
3 高速切削过程中刀具温度分布的模拟
杜美憬[22]使用有限元分析软件Deform模拟了AISI-1045钢的高速切削过程，得到了刀具温度场的分布情况及切削热的分配情况，并对刀具的热应力进行了分析。
赵云峰等[23]运用AdvantEdge软件模拟了铝合金A12024的铣削过程，分析得到了铣削加工中工件和刀具上的温度分布规律。刀具上的最高温度分布在前刀面与切屑接触区；切屑的温度高于刀具温度大约25℃。这与高速加工过程中切削温度的分布规律以及切屑带走大部分热量的实际情况相吻合。
杨振朝等[24] 利用专业金属切削加工有限元软件AdvantEdge，对TC4钛合金高速铣削过程进行了二维模拟仿真，获得了铣削速度对刀具前后刀面切削温度的影响规律。
盆洪民[25]利用有限元软件MSC.Marc建立了适于硬态切削的二维平面应变有限元模型，仿真运算得到了切削厚度为0.1mm，切削速度为120m/min时倒棱和倒圆刀具以及工件上的温度分布（图1），从仿真结果对照中可以得出2 种切削切削刃附近是热量的主要聚集区，热量主要来源于材料的塑性变形和刀具与切屑、刀具后刀面与工件的摩擦。所不同的是圆弧刃刀具的最高切削温度在刃前区，而倒棱刀具的最高切削温度在切屑流经第一变形区之后，此种切削温度的分布情形是有利于刀具寿命和已加工表面完整性的。在刀具与切屑接触区，刀具上的温度略低于切屑的温度。
图1 倒圆刃刀具和工件上的温度分布
4 高速切削过程中刀具的结构特性分析
杜小东[26]利用UG建立了立铣刀的实体模型，再导入ANSYS建立了相应的立铣刀有限元模型，然后提取前5阶固有频率，进行了立铣刀有限元模型的模态分析；并用阶跃响应的方法计算出立铣刀的基频和相应阻尼系数，进行了立铣刀有限元模型的瞬态动力分析。
高速切削时, 由于刀具系统的转速很高, 离心力引起刀具系统的变形, 从而影响刀具的寿命, 谢黎明等[27]运用ANSYS软件对其进行了静力学分析, 并提出了改善刀具系统动平衡的技术方案。
结束语
本文介绍了高速切削刀具中常用的有限元软件，对目前切削过程仿真已取得的成果进行了论述。
研究结果表明，应用有限元方法可以模拟带状切屑、锯齿状切屑和螺旋状切屑的形成过程，研究切削参数和刀具角度对切屑变形的影响，并由此对切削的形成机理进行分析。同时，可以对切削区的温度分布、刀具的破损和磨损过程进行模拟，并分析以上过程的主要影响因素。另外，还可对切削刀具的几何角度、材料结构及切削用量等进行结构特性上的综合分析。以上研究可对高速切削刀具材料和结构设计提供重要的理论支撑。
