T E L K O M N I K A ,   V o l . 1 0 ,   N o . 3 ,   S e p t e m b e r   2 0 1 2 ,   p p .   4 8 6 ~ 4 9 2   I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   a c c r e d i t e d   b y   D G H E   ( D I K T I ) ,   D e c r e e   N o :   5 1 / D i k t i / K e p / 2 0 1 0           4 8 6     R e c e i v e d   M a y   2 ,   2 0 1 2 ;   R e v i s e d   J u n e   3 ,   2 0 1 2 ;   A c c e p t e d   J u n e   1 2 ,   2 0 1 2   N u m e r i c a l   S i m u l a t i o n   o f   C h i p   F o r m a t i o n   i n   M e t a l   C u t t i n g   P r o c e s s       Z h a o   Y o n g j u a n 1 ,   P a n   Y u t i a n 2 ,   H u a n g   M e i x i a 3   1 , 3 Sc h o o l   o f   M e c h a n i c a l   En g i n e e r i n g   a n d   Au t o m a t i o n ,   N o r t h   U n i v e r s i t y   o f   C h i n a ,   T a i y u a n ,   Sh a n x i   0 3 0 0 5 1   2 Sc h o o l   o f   M e c h a n i c a l   a n d   E l e c t r o n i c   E n g i n e e r i n g ,   N o r t h   U n i v e r s i t y   o f   C h i n a ,   T a i y u a n ,   Sh a n x i   0 3 0 0 5 1   e - m a i l :   j z z y z h a o y o n g j u a n @ n u c . e d u . c n 1       A b s t r a k   U n t u k   m e m p e l a j a r i   m e k a n i s m e   p e m b e n t u k a n   k e p i n g a n   d a l a m   p r o s e s   p e m o t o n g a n   l o g a m   b e r d a s a r k a n   p e r a n g k a t   l u n a k   ABAQ U u n t u k   m e t o d e   e l e m e n   h i n g g a ,   t e l a h   d i b a n g u n   m o d e l   e l e m e n   h i n g g a n y a ,   d a n   t e l a h   d i l a k u k a n   s i m u l a s i   n u m e r i k   s a a t   p e m b e n t u k a n   k e p i n g a n   b e r g e r i g i   b e r b a h a n   N i - b a s a   s u p e r a l l o y   G H 4 1 6 9   d a n   p e m b e n t u k a n   k e p i n g a n   b e r b e n t u k   p i t a   b a j a   4 5   #   .   S e l a i n   i t u ,   a n a l i s i s   t e l a h   d i l a k u k a n   d e n g a n   m e m p e r h a t i k a n   p e n g a r u h   t i g a   f a k t o r     ( k e c e p a t a n   p o t o n g ,   p e r c e p a t a n   p e m b e r i a n   b a h a n   b a k u ,   k e d a l a m a n   p e m o t o n g a n   l a t a r )   p a d a   g a y a   p e m o t o n g a n   d a n   a t u r a n   d i s t r i b u s i   p e m o t o n g a n   p a n a s   u n t u k   p e m b e n t u k a n   k e p i n g a n   b e r g e r i g i   G H 4 1 6 9 .       K a t a   k u n c i :   ABAQ U S ,   k e k u a t a n   p e m o t o n g a n ,   k e p i n g a n   b e r b e n t u k   p i t a ,   k e p i n g a n   b e r g e r i g i ,   p e m o t o n g a n   p a n a s       A b s t r a c t     I n   o r d e r   t o   s t u d y   t h e   c h i p   f o r m a t i o n   m e c h a n i s m   i n   m e t a l   c u t t i n g   p r o c e s s ,   b a s e d   o n   f i n i t e   e l e m e n t   s o f t w a r e   ABAQ U S,   t h e   p a p e r   e s t a b l i s h e d   f i n i t e   e l e m e n t   m o d e l   a n d   c a r r i e d   o u t   n u m e r i c a l   s i m u l a t i o n   o n   s e r r a t e d   c h i p   f o r m a t i o n   o f   N i - b a s e   s u p e r a l l o y   G H 4 1 6 9   a n d   r i b b o n   c h i p   f o r m a t i o n   o f   4 5 #   s t e e l   r e s p e c t i v e l y .   I n   a d d i t i o n ,   t h i s   p a p e r   a l s o   a n a l y z e d   t h e   i n f l u e n c e   l a w   o f   t h r e e   f a c t o r s   ( c u t t i n g   s p e e d ,   f e e d   r a t e ,   b a c k   c u t t i n g   d e p t h )   o n   c u t t i n g   f o r c e   a n d   t h e   d i s t r i b u t i o n   r u l e   o f   c u t t i n g   h e a t   i n   s e r r a t e d   c h i p   f o r m a t i o n   o f   G H 4 1 6 9 .       K e y w o r d s :   ABAQ U S ,   c u t t i n g   f o r c e ,   c u t t i n g   h e a t ,   r i b b o n   c h i p ,   s e r r a t e d   c h i p         1 .   I n t r o d u c t i o n   T h e   m e t a l   c u t t i n g   p r o c e s s   i s   a   c o m p l e x   d y n a m i c   p r o c e s s ,   w h i c h   i s   r e s u l t e d   b y   t h e   i n t e r a c t i o n   o f   w o r k p i e c e   a n d   c u t t i n g   t o o l .   T h e   t r a d i t i o n a l   a n a l y t i c a l   m e t h o d   i s   d i f f i c u l t   t o   c a r r y   o u t   q u a n t i t a t i v e   a n a l y s i s   a n d   r e s e a r c h   o n   m e t a l   c u t t i n g   m e c h a n i s m .   B e s i d e s ,   i f   t a k e   e x p e r i m e n t   s t u d y   m e t h o d ,   t h e   e x p e r i m e n t a l   e q u i p m e n t   i s   e x p e n s i v e   a n d   h a s   a   l o n g   l i f e   c y c l e ,   a   l a r g e   c o n s u m p t i o n   o f   m a n p o w e r   a n d   m a t e r i a l   r e s o u r c e s ,   a n d   a   h i g h   c o m p r e h e n s i v e   c o s t   [ 1 ] .   T h e   c u t t i n g   p r o c e s s   s i m u l a t i o n   r e c r e a t e s   t h e   r e l a t i v e   m o t i o n   o f   w o r k p i e c e   a n d   t o o l   i n   t h e   w h o l e   p r o c e s s   i n   c o m p u t e r ,   d y n a m i c a l l y   d i s p l a y s   t h e   d i s t r i b u t i o n   o f   h e a t   f l o w ,   p h a s e   c h a n g e ,   t e m p e r a t u r e   a n d   s t r e s s ,   e c t   .   I t   m a k e s   a   b r e a k t h r o u g h   t o   d e f e c t   o f   t e s t   a n d   o t h e r   w a y s ,   w h i c h   b e c o m e s   a n   e f f e c t i v e   m e t h o d   o f   c u t t i n g   m e c h a n i s m   r e s e a r c h   [ 2 ,   3 ] .   B a s e d   o n   f i n i t e   e l e m e n t   s o f t w a r e   A B A Q U S ,   t h i s   p a p e r   e s t a b l i s h e d   f i n i t e   e l e m e n t   m o d e l   o f   N i - b a s e   s u p e r a l l o y   G H 4 1 6 9   a n d   4 5 #   s t e e l   a n d   c a r r i e d   o u t   r e s e a r c h   a n d   a n a l y s i s   o n   c u t t i n g   f o r c e   a n d   c u t t i n g   h e a t   r e s p e c t i v e l y   i n   t h e   f o r m a t i o n   p r o c e s s .       2 .   S e r r a t e d   c h i p   f o r m a t i o n   s i m u l a t i o n   o f   N i - b a s e   s u p e r a l l o y   G H 4 1 6 9   2 . 1   O r t h o g o n a l   c u t t i n g   f i n i t e   e l e m e n t   m o d e l   a n d   f o r m a t i o n   o f   N i - b a s e   s u p e r a l l o y   G H 4 1 6 9   I n   t h e   m e t a l   c u t t i n g   m e c h a n i s m   s t u d y ,   i t   u s u a l l y   u s e   o r t h o g o n a l   c u t t i n g   m o d e l   t o   o b s e r v e   a n d   s t u d y   t h e   n u m e r o u s   p h e n o m e n o n   i n   d e f o r m a t i o n   a r e a ,   a n d   c o n v e r t   t h e   a c t u a l   c u t t i n g   f o r m   t o   d u a l   o r t h o g o n a l   r i g h t   a n g l e   c u t t i n g   p r o c e s s   t o   c o n s i d e r   [ 4 ] .   G H 4 1 6 9   b e l o n g   t o   N i - b a s e   s u p e r a l l o y   d u e   t o   i t s   g o o d   p l a s t i c i t y ,   g r e a t   t o u g h n e s s ,   h i g h   s t r e n g t h   u n d e r   h i g h   t e m p e r a t u r e   a n d   i n f e r i o r   t h e r m a l   c o n d u c t i v i t y .   I t   b e c o m e s   o n e   o f   t h e   d i f f i c u l t   p r o c e s s i n g   m a t e r i a l s .   F i g u r e   1   s h o w s   t h e   e s t a b l i s h e d   f i n i t e   e l e m e n t   m o d e l   o f   o r t h o g o n a l   c u t t i n g   w h i c h   i s   t h e   w o r k p i e c e   a n d   c u t t i n g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N I K A     I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0       N u m e r i c a l   S i m u l a t i o n   o f   C h i p   F o r m a t i o n   i n   M e t a l   C u t t i n g   P r o c e s s   ( Z h a o   Y o n g j u a n )     4 8 7   t o o l   b o t h   a d o p t   f o u r   n o d e s   w i t h   s i m p l i f i e d   i n t e g r a l ,   d i s p l a c e m e n t - t e m p e r a t u r e   b i l i n e a r ,   a n d   r e c t a n g l e   u n i t .   T h e   s t r e s s   a n d   s t r a i n   n a t u r e   o f   c u t t i n g   a n a l y s i s   m o d e l   i s   t w o - d i m e n s i o n a l   p l a n e   s t r a i n [ 5 ] .   T h e   c u t t i n g   s p e e d   r a n g e s   f r o m   7 0   m i n / m   t o   2 5 0 m i n / m   .           F i g u r e   1 .   O r t h o g o n a l   c u t t i n g   f i n i t e   e l e m e n t   m o d e l   o f   G H 4 1 6 9   m a t e r i a l       F i g u r e   2   d e s c r i b e s   t h e   f i r s t   c h i p   f o r m a t i o n   p r o c e s s   o f   s e r r a t e d   c h i p ,   w h i c h   o r i g i n a t e s   f r o m   g e n e r a t i o n   a n d   t h e n   d e v e l o p s   u n t i l   f u l l   f o r m a t i o n .           F i g u r e   2 .   S e r r a t e d   c h i p   f o r m a t i o n   p r o c e s s   o f   G H 4 1 6 9   m a t e r i a l       3 .   C u t t i n g   a n a l y s i s   o f   N i - b a s e   s u p e r a l l o y   G H 4 1 6 9   3 . 1   C h i p   s h a p e   c h a n g e   a n d   a n a l y s i s   u n d e r   d i f f e r e n t   c u t t i n g   v e l o c i t y   F i g u r e   3   i s   t h e   s e r r a t e d   c h i p   s i m u l a t i o n   F i g u r e   o f   G H 4 1 6 9   a t   d i f f e r e n t   c u t t i n g   s p e e d .   A s   c a n   b e   s e e n ,   o b v i o u s   s e r r a t e d   c h i p   f o r m s   w h e n   c u t t i n g   s p e e d       v   r e a c h e s   2 5 0 m i n / m   ,   b u t   w h e n   c u t t i n g   s p e e d   i s   l e s s   t h a n   7 0 m i n / m ,   s e r r a t e d   c h i p   i s   n o t   o b v i o u s   a n d   i t   i s   b a s i c a l l y   s u c c e s s i v e   r i b b o n   c h i p   [ 6 , 7 ]   .   I t   c a n   b e   l e a r n e d   t h a t   t h e   i n c r e a s e   o f   c u t t i n g   s p e e d   i s   b e n i f i c i a l   f o r   t h e   s e r r a t e d   c h i p   f o r m a t i o n .   ( a )   ,   ( b )   a n d   ( c )   i n   F i g u r e   4   i s   t h e   c u t t i n g   f o r c e   s i m u l a t i o n   c u r v e   w h e n   c u t t i n g   G H 4 1 6 9   a t   d i f f e r e n t   v e l o c i t y .   A s   c a n   b e   s e e n ,   d u r i n g   t h e   p r o c e s s   o f   c u t t i n g   v e l o c i t y     r e a c h e s   7 0 m i n / m   ,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                      I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0     T E L K O M N I K A     V o l .   1 0 ,   N o .   3 ,     S e p t e m b e r   2 0 1 2   :     4 8 6     4 9 2   4 8 8 t h e   m a i n   c u t t i n g   f o r c e     c F c h a n g e s   f r o m   a n   i n s t a n t a n e o u s   a m p l i f i c a t i o n   t o   l a t e r   p e r i o d   o f   r e l a t i v e   s t a t i o n a r y   s t a t e .   W i t h   t h e   i n c r e a s e   o f   c u t t i n g   s p e e d ,   t h e   s t a b l e   a m p l i t u d e   i n   l a t e r   s t a g e   g r a d u a l l y   t r a n s f o r m s   t o   p e r i o d i c   h u g e   f l u c t u a t i o n ,   m a i n   c u t t i n g   f o r c e   c F     n o   l o n g e r   c h a n g e s   s t a b l y   , b u t   e x i s t s   r e g u l a r   i n f l e x i o n ,   i n   a d d i t i o n   ,   i t   c a n   b e   s e e n   f r o m   t h e   c o m p a r i s o n   o f   ( b )   a n d   ( c )   i n   F i g u r e   4 ,   t h e   h i g h e r   t h e   c u t t i n g   s p e e d ,   t h e   l a r g e r   t h e   p e r i o d i c   i n f l e x i o n .   T h i s   i s   b e c a u s e   d u r i n g   t h e   w o r k i n g   p i e c e   m a t e r i a l   c h i p   f o r m a t i o n ,   a s   t h e   c u t t i n g   p r o c e s s   b e f o r e   t h e   m a t e r i a l   b r e a k s   u p ,   t h e   c u t t i n g   f o r c e   g r a d u a l l y   i n c r e a s e s ,   w h e n   t h e   e q u i v a l e n t   p l a s t i c   s t r a i n   v a l u e   r e a c h e s   t h e   s e t t e d   v a l u e   o f   f r a c t u r e   c r i t e r i o n ,   t h e   m a t e r i a l   g r a d u a l l y   b r e a k s   u p ,   a n d   t h e   c u t t i n g   f o r c e   r a p i d l y   d e c r e a s e s   t o   n e a r l y   z e r o   [ 8 ] .   W h e n   n e w   c h i p   f o r m s ,   t h e   c u t t i n g   f o r c e   g r a d u a l l y   i n c r e a s e s .   W i t h   t h e   c h i p   f o r m a t i o n ,   t h e   c u t t i n g   f o r c e   c e a s e l y   r e p e a t s   t h e   p r o c e s s   f r o m   i n c r e a s e   t o   d e c r e a s e   a n d   s o   o n .   B e s i d e s ,   i t   c a n   b e   s e e n   f r o m   c o m p a r i s o n   o f   m a i n   c u t t i n g   f o r c e   c u r v e   c h a n g e   i n   F i g u r e   4 ,   i n   t h e   h i g h   s p e e d   c u t t i n g   o f   s u p e r a l l o y   G H 4 1 6 9 ,   t h e   m a i n   c u t t i n g   f o r c e     c F   p r e s e n t s   a   d e c r e a s i n g   t r e n d   w i t h   t h e   i n c r e a s e   o f   c u t t i n g   s p e e d ,   t h e   h i g h   s p e e d   c u t t i n g   o f   s u p e r a l l o y   p r o d u c e s   h i g h   c u t t i n g   t e m p e r a t u r e ,   t h u s   l e a d s   t o   t h e   r e d u c t i o n   o f   m a t e r i a l   s t r e n g t h ,   s h e a r   s t r e n g t h   ,     h a r d n e s s   a n d   f r i c t i o n   f o r c e   o f   c h i p   i n t e r f a c e ,   s o   t h e   c u t t i n g   f o r c e   d e c r e a s e s   [ 9 ]   . T h e   d e c r e a s e   o f   c u t t i n g   f o r c e   i s   b e n e f i c i a l   f o r   t h e   r e d u c t i o n   o f   p r o c e s s   d e f o r m a t i o n ,   w h i c h   i s   o n e   o f   t h e   r e a s o n s   f o r   a p p l i c a t i o n   a n d   d i s s e m i n a t i o n   o f   h i g h   s p e e d   c u t t i n g   t e c h n o l o g y   i n   a v i a t i o n   t h i n - w a l l   p a r t s   p r o c e s s i n g .             v = 7 0 m i n / m                                                 v   = 1 0 0   m i n / m                                     v   = 2 5 0 m i n / m     F i g u r e   3 .   S e r r a t e d   c h i p   F i g u r e   o f   G H 4 1 6 9   a t   d i f f e r e n t   c u t t i n g   v e l o c i t y         a   v = 7 0 m i n / m                                           ( b )   v = 1 5 0 m i n / m                     ( c )   v = 2 5 0 m i n / m     F i g u r e   4 .   M a i n   c u t t i n g   f o r c e   c h a n g e   w i t h   t i m e   o f   G H 4 1 6 9   a t   d i f f e r e n t   c u t t i n g   v e l o c i t y       3 . 2   C u t t i n g   f o r c e   a n a l y s i s   o f   N i - b a s e   s u p e r a l l o y   G H 4 1 6 9     A s   s h o w n   i n   F i g u r e   5 ,   t h e   s e r r a t i o n   p i e c e   I   a n d   a d i a b a t i c   s h e a r   b e l t   I   f o r m   a t   0 . 0 2 2 4   m s ,   a n d   t h e   s h e a r   s t r e s s   w i t h   l o w e s t   s t a t e   m a k e s   t h e   c u t t i n g   f o r c e   v a l u e   a t   t h i s   t i m e   b e   t h e   l o w   e b b   a t   t h e   d o m a i n   c u r v e   o f   c u t t i n g   f o r c e .   0 . 0 2 2 4 m s     ~   0 . 0 2 9 2 m s     i s   t h e   m o s t   i m p o r t a n t   s t a g e   w h e n   t h e   s e r r a t i o n   p i e c e   I I   f o r m s .   A s   t h e   f o r m i n g   v e l o c i t y   e x c e e d s   h e a t   t r a n s f e r   v e l o c i t y ,   t h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N I K A     I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0       N u m e r i c a l   S i m u l a t i o n   o f   C h i p   F o r m a t i o n   i n   M e t a l   C u t t i n g   P r o c e s s   ( Z h a o   Y o n g j u a n )     4 8 9   h i g h   t e m p e r a t u r e   o f   a d i a b a t i c   s h e a r   b e l t   c a n   h a r d l y   e f f e c t   t h e   s e r r a t i o n   p i e c e   I I ,   i n   F i g u r e   4 ,   a   c o n t i n u e   r i s i n g   o f   c u t t i n g   f o r c e   c a n   b e   s e e n   a t   I   s t a g e .   0 . 0 2 9 2 m s     ~   0 . 0 3 4 8 m s     i s   t h e   m o s t   i m p o r t a n t   s t a g e   w h e n   t h e   a d i a b a t i c   s h e a r   b e l t   c o r r e s p o n d s   t o   t h e   I I   s t a g e   o f   c u t t i n g   f o r c e   c u r v e   i n   F i g u r e   6 ,   a n d   t h e   c u t t i n g   f o r c e   v a l u e   b a s i c a l l y   r e m a i n   a t   6 2 5   N   o r   s o .   A t   s t a g e   I I I ,   t h e   a d i a b a t i c   s h e a r   c o n t i n u e   o c c u r ,   w h e r e a s   t h e   s e r r a t i o n   p i e c e   I I   n o   l o n g e r   d e f o r m s .   T h e r e f o r e ,   t h e   c u t t i n g   f o r c e   k e e p s   a   d o w n w a r d   t r e n d .   F r o m   t h e   a n a l y s i s   a b o v e ,   i t   c a n   b e   c o n c l u d e d   t h a t   s t a g e   I I   a n d   I I I   i s   m a i n   s t a g e   w h e n   a d i a b a t i c   s h e a r   p h e n o m e n o n   o c c u r s .           a t   = 0 . 0 2 2 4 m s               b t   = 0 . 0 2 9 2 m s         c   t = 0 . 0 3 4 8 m s               d   t = 0 . 0 3 6 7 m s     F i g u r e   5 .   T h e   c h a n g e   n e p h o g r a m   o f   s e r r a t i o n   p i e c e   a n d   s h e a r   b e l t   o f   s e r r a t e d   c h i p           F i g u r e   6 .   T i m e   d o m a i n   c u r v e   o f   t h e   m a i n   c u t t i n g   f o r c e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                      I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0     T E L K O M N I K A     V o l .   1 0 ,   N o .   3 ,     S e p t e m b e r   2 0 1 2   :     4 8 6     4 9 2   4 9 0 3 . 3   C u t t i n g   H e a t   A n a l y s i s   o f   N i - b a s e   S u p e r a l l o y   G H 4 1 6 9   F i g u r e   7   i s   t h e   t e m p e r a t u r e   d i s t r i b u t i o n   n e p h o g r a m   o f   s e r r a t e d   c h i p   w h e n   c u t t i n g   v e l o c i t y   r e a c h e s   1 5 0 m i n / m ,   t h e   f o u r   p o i n t s   2 P   ,   3 P ,   4 P a n d     5 P l o c a t e d   a t   t h e   f r e e   s u r f a c e ,   t h e   c e n t e r   o f   p r e d i c t i o n   s h e a r   a r e a   a n d   n e a r b y   t h e   t o o l   n o s e   p o i n t ,   a n d   t h e   t h r e e   p o i n t s     1 P ,   6 P a n d     7 P l o c a t e d   o n   t h e   u p p e r   s u r f a c e   i n   t h e   e a r l y   s t a g e   o f   t h r e e   s e r r a t i o n   p i e c e .             F i g u r e   7 .   T h e   t e m p e r a t u r e   d i s t r i b u t i o n   n e p h o g r a m   o f   s e r r a t e d   c h i p   F i g u r e   8   T h e   t e m p e r a t u r e   v a r i a t i o n   w i t h   t i m e       T h e   c u r v e   i n   F i g u r e   8   r e c o r d s   t e m p e r a t u r e   c h a n g e s   o f   t h e   s i x   p o i n t s   s h o w n   i n   F i g u r e   7 .   I t   c a n   b e   s e e n   t h a t ,   w i t h i n   t h i s   t i m e   p e r i o d ,   t h e   t e m p e r a t u r e   r i s i n g   o f 2 P , 3 P ,   4 P a n d     5 P   a l l   e x c e e d s   7 0 0 ,   b u t   t h e   t e m p e r a t u r e   o f 1 P ,   6 P a n d     7 P   i n c r e a s e s   t h e   c u r v e   a n d   t h e   t e m p e r a t u r e   r i s i n g   i s   o n l y   1 0 0   C ° 3 0 0 C °   .   T h e   c o m p a r i s o n   i l l u s t r a t e   t h a t   t h e   t e m p e r a t u r e   r i s i n g   o c c u r s   w i t h i n   a   n a r r o w   r i b b o n   a r e a .   T h e   t e m p e r a t u r e   r i s i n g   o n l y   o c c u r s   w i t h i n   a   s h o r t   t i m e   p e r i o d   f r o m   0 . 0 0 2 5 m s     t o   0 . 0 0 5 m s   ,   w h i c h   i s   t h e   m o s t   o b v i o u s   f e a t u r e   o f   t h e   a d i a b a t i c   s h e a r   p h e n o m e n o n .   O w i n g   t o   t h e   p e r i o d i c   t h e r m o p l a s t i c   i n s t a b i l i t y ,   t h e   s e r r a t e d   c h i p   f o r m   e m e r g e s .         F i g u r e   9 .   O r t h o g o n a l   c u t t i n g   p r o c e s s   s i m u l a t i o n   o f   4 5 #   s t e e l       4 .   R i b b o n   c h i p   f o r m a t i o n   s i m u l a t i o n   o f   4 5 #   s t e e l   4 . 1   O r t h o g o n a l   c u t t i n g   f i n i t e   e l e m e n t   m o d e l   a n d   f o r m a t i o n   o f   4 5 #   s t e e l   A s   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   9 ,   i n   t h i s   m o d e l ,   4 5 #   s t e e l   w o r k p i e c e   i s   a   r e c t a n g l e   w i t h   a   c e r t a i n   t h i c k n e s s ,   a n d   t h e   g r i d   u n i t   u s e s   4   n o d e   l i n e a r   s h r i n k a g e   i n t e g r a l   p l a n e   s t r a i n   u n i t   [ 1 0 ] .   W h e n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N I K A     I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0       N u m e r i c a l   S i m u l a t i o n   o f   C h i p   F o r m a t i o n   i n   M e t a l   C u t t i n g   P r o c e s s   ( Z h a o   Y o n g j u a n )     4 9 1   c o n d u c t   c u t t i n g   s i m u l a t i o n ,   S e t   w o r k p i e c e   a   r e l a t i v e   m o t i o n   t o w a r d s   t h e   t o o l   a l o n g   X   d i r e c t i o n ,   a n d   Y   d i r e c t i o n   i s   f i x e d .   T h e   t o o l   c u t s   i n   w o r k p i e c e   f r o m   t h e   i n i t i a l   p o s i t i o n ,   a n d   t h e   c h i p   c o n s t a n t l y   f o r m s   w i t h   t h e   t o o l   c u t t i n g   i n .   I n   F i g u r e   1 0 ,   t h e   f o u r   s t a t e   F i g u r e s   ( a ) ,   ( b ) ,   ( c )   a n d   ( d )   d i s p l a y   t h e   f o r m a t i o n   p r o c e s s   o f   r i b b o n   c h i p ,   w h i c h   c a n   b e   s e p a r a t e d   i n t o   f o u r   s t a g e s :   t o o l   c o l l i s i o n ,   c u t t i n g   i n ,   f o r m i n g   a n d   s t e a d y - s t a t e   f o r m i n g .                   ( a )   T o o l   c o l l i s i o n   s t a g e                                                                                                       ( b )   C u t t i n g   i n   s t a g e                 ( c )   F o r m i n g   s t a g e                                                                                                 ( d )   S t e a d y - s t a t e   f o r m i n g   s t a g e     F i g u r e   1 0 .   4 5 #   s t e e l   c h i p   f o r m a t i o n   p r o c e s s       4 . 2   C u t t i n g   f o r c e   a n a l y s i s   o f   4 5 #   s t e e l   C u t t i n g   f o r c e   v a r i e s   w h e n   e v e r y   s i n g l e   f a c t o r   o f   t h e   t h r e e   f a c t o r s   c u t t i n g   s p e e d ,   f e e d   r a t e   a n d   b a c k   c u t t i n g   d e p t h   c h a n g e s ,   a n d   a l l   o f   t h e   c u t t i n g   f o r c e   c u r v e   h a v e   a   c o m m o n   f e a t u r e .   I t   i n c r e a s e s   d r a m a t i c a l l y   w i t h i n   a   t r a n s i e n t   t i m e   p e r i o d   i n   e a r l y   s t a g e ,   t h e n   d r o p s   s l i g h t l y ,   a n d   f i n a l l y   f l u c t u a t e s   a r o u n d   a   c e r t a i n   l e v e l .   C o l l e c t   t h e   a v e r a g e   v a l u e   o f   d i f f e r e n t   c u r v e s   a t   s t e a d y   s t a t e   t o   o b t a i n   T a b l e   1 .     T a b l e   1 .   C o l l e c t   t h e   a v e r a g e   v a l u e   o f   d i f f e r e n t   c u r v e s   a t   s t e a d y   s t a t e   C u t t i n g   v e l o c i t y   c v / 1 m i n - × m   F e e d   r a t e   f / 1 - × r m m   B a c k   c u t t i n g   d e p t h   p a / m m   C u t t i n g   f o r c e   c F / N   2 0 0   0 . 1 2   0 . 8   2 6 8 . 9 7   4 0 0   2 8 0 . 4 8   6 0 0   2 7 5 . 1 4   8 0 0 . 0 0     0 . 3 0     0 . 8 0     5 2 7 . 3 7     0 . 5 0     7 5 4 . 1 3     8 0 0 . 0 0     0 . 1 2     0 . 5 0     1 7 5 . 0 4     1 . 0 0     3 4 9 . 1 2     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                      I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0     T E L K O M N I K A     V o l .   1 0 ,   N o .   3 ,     S e p t e m b e r   2 0 1 2   :     4 8 6     4 9 2   4 9 2 I t   c a n   b e   s e e n   t h a t   t h e   v a r i a t i o n   l a w   o f   c u t t i n g   f o r c e   a l o n g   w i t h   c u t t i n g   v e l o c i t y   i s   f i r s t   i n c r e a s e s ,   a n d   t h e n   t e n d s   t o   d e c r e a s e .   I t   c a n   b e   a c c o u n t e d   t h a t   u n d e r   a   r e l a t i v e   l o w   v e l o c i t y   c o n d i t i o n ,   t h e   m a t e r i a l   h a r d e n i n g   e f f e c t s   i n   t h e   a s c e n d a n t ,   s o   t h e   c u t t i n g   f o r c e   i n c r e a s e s .   B e s i d e s ,   u n d e r   a   h i g h   v e l o c i t y   c o n d i t i o n ,   t h e   t e m p e r a t u r e   o f   c u t t i n g   s h e a r   a r e a   i n c r e a s e s ,   a n d   t h e   m a t e r i a l   y i e l d   l i m i t   d e c r e a s e s ,   s o   t h e   c u t t i n g   f o r c e   d e c r e a s e s .       5 .     C o n c l u s i o n   T h i s   p a p e r   i s   e s t a b l i s h   t h e   u n s t e a d y   h i g h - s p e e d   c u t t i n g   m a c h i n i n g   f i n i t e   e l e m e n t   m o d e l   o f   G H 4 1 6 9   b a s e d   o n   A B A Q U S   s o f t w a r e   a n d   o b t a i n   d y n a m i c   s i m u l a t i o n   r e s u l t   o f   s e r r a t e d   c h i p   f o r m a t i o n .   T h i s   p a p e r   a l s o   a n a l y z e d   t h e   c u t t i n g   f o r c e   f l u c t u a t i o n   a n d   t e m p e r a t u r e   v a r i a t i o n   a t   d i f f e r e n t   s e r r a t e d   c h i p   a r e a ,   t h u s   o b t a i n i n g   a d i a b a t i c   s h e a r   p h e n o m e n o n   i s   j u s t   t h e   c a u s e   o f   s e r r a t e d   c h i p   f o r m a t i o n .   E s t a b l i s h   t h e   f i n i t e   e l e m e n t   m o d e l   o f   4 5 #   s t e e l   b a s e d   o n   A B A Q U S   s o f t w a r e ,   a n d   o b t a i n   d y n a m i c   s i m u l a t i o n   r e s u l t   o f   r i b b o n   c h i p   f o r m a t i o n .   A n a l y z e   t h e   u n i v e r s a l   l a w   o f   t h e   t h r e e   f a c t o r s   c u t t i n g   s p e e d ,   f e e d   r a t e   a n d   b a c k   c u t t i n g   d e p t h   e f f e c t   o n   c u t t i n g   f o r c e ,   a n d   l e a r n   t h a t   b a c k   c u t t i n g   d e p t h   h a s   t h e   m a x i m u m   i n f l u e n c e   o n   c u t t i n g   f o r c e ,   a n d   c u t t i n g   s p e e d   h a s   t h e   m i n i m u m   i n f l u e n c e   o n   c u t t i n g   f o r c e .         R e f e r e n c e s :   [ 1 ]   Z h o u j u n ,   X i n g l e i .   M e t a l   c h i p   p r o c e s s   s i m u l a t i o n   r e s e a r c h   b a s e d   o n   f i n i t e   e l e m e n t .   J i a m u s i   u n i v e r s i t y   j o u r n a l   ( n a t u r a l   s c i e n c e   e d i t i o n ) .   2 0 0 8 ,   0 3 .   [ 2 ]     L i u   J i a f u   , Z h a n g   H o n g c a i ,   Y u a n   J u n h o n g ,   R e n   H u a i w e .   T w o   d i m e n s i o n a l   m e t a l   c u t t i n g   f i n i t e   e l e m e n t   a n a l y s i s   b a s e d   o n   ABAQ U S.   M a c h i n e   d e s i g n   a n d   m a n u f a c t u r e .   2 0 0 6 ,   1 0 .   [ 3 ]   H e   Q i n g x i . N u m e r i c a l   S i m u l a t i o n   o f   4 5 #   s t e e l   c h i p   f o r m a t i o n   i n   h i g h   s p e e d   c u t t i n g   p r o c e s s .   [ 4 ]   H u a n g   Z h i g a n g ,   Ke   Y i n g l i n ,   W a n g   L i t a o .   R e l a t i v e   t e c h n i q u e   r e s e a r c h   o n   f i n i t e   e l e m e n t   s i m u l a t i o n   o f   m e t a l   c u t t i n g   m a c h i n i n g .   C h i n e s e   m a c h i n e   e n g i n e e r i n g .   2 0 0 3 ,   1 0     [ 5 ]   L v   L i h u i , Q i   H o u j u n , L i u   X i n l i n g .   F i n i t e   e l e m e n t   a n a l y s i s   o f   h i g h - s p e e d   h a r d e n i n g   c u t t i n g   p a r a m e t e r   e f f e c t     . M e c h a n i c a l   e n g i n e e r .   2 0 0 8 ,   0 3   [ 6 ]   L i m i n g ,   Z h e n g   H u i m i n g ,   Y u   D o n g h u i ,   X i o n g   C a i h u a .   F i n i t e   e l e m e n t   a n a l y s i s   o n   c u t t i n g   f o r c e   o f   h i g h - s p e e d   c u t t i n g   AI SI 4 3 4 0   s t e e l .   M o d e r n   m a n u f a c t u r e   e n g i n e e r i n g .   2 0 0 8 ,   0 6 .   [ 7 ]   H o s h a n g   K o l i v a n d ,   M o h d   S h a h r i z a l   Su n a r ,   An   O v e r v i e w   o n   Ba s e   R e a l - T i m e   H a r d   Sh a d o w   T e c h n i q u e s   i n   Vi r t u a l   En v i r o n m e n t s .   T E L KO M N I KA .   2 0 1 2 ;   1 0 ( 1 ) :   1 7 1 - 1 7 8 .   [ 8 ]   W   W e n y u a n ,   W   F a n g m e i .   M a x i m u m   En t r o p y   M e t h o d   o f   I m a g e   Se g m e n t a t i o n   Ba s e d   o n   G e n e t i c   Al g o r i t h m .   C o m p u t e r   S i m u l a t i o n .   2 0 1 1 ,   8 ( 2 8 ) .     [ 9 ]   M a r d i y o n o   M a r d i y o n o ,   R e n i   S u r y a n i t a ,   Az l a n   Ad n a n .   I n t e l l i g e n t   M o n i t o r i n g   Sy s t e m   o n   Pr e d i c t i o n   o f   Bu i l d i n g   D a m a g e   I n d e x   u s i n g   A r t i f i c i a l   N e u r a l   N e t w o r k .   T EL KO M N I KA .   2 0 1 2 ;   1 0 ( 1 ) :   1 4 7 - 1 5 4 .   [ 1 0 ]   Z h o u j u n ,   X i n g l e i .   M e t a l   c h i p   p r o c e s s   s i m u l a t i o n   r e s e a r c h   b a s e d   o n   f i n i t e   e l e m e n t .   J i a m u s i   u n i v e r s i t y   J o u r n a l   ( n a t u r a l   s c i e n c e   e d i t i o n ) .   2 0 0 8 ,   0 3 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.