3D FEM simulation of chip breakage in metal cutting

Abstract

In metal cutting,

A mechanics-based predictive model for chip breaking in metal machining and its validation

“…A cutoff value for h of À1/3 was implemented by following previous work [17]. Afterwards, calibrated Eq.…”

“…In this regard, the triaxiality can be interpreted as a measure for the multi-axiality of the stress state, while the Lode parameter reflects the loading direction (i.e., compression, shear, tension). Klocke et al [16] applied the Johnson-Cook fracture model, and Buchkremer et al [17] modified the Bai-Wierzbicki model for the 3D FE simulation of chip breakage. However, these approaches do not provide a predictive capability for designing cutting tools and processes.…”

Über den Einfluss von Werkstoffkennwerten auf das Spanbruchverhalten von bleiarmem Messing

“…Die Spanformen werden günstiger beziehungsweise die Spanraumzahl sinkt, wenn der Massenanteil Blei [8,9,10], die Festigkeit [11] oder der Anteil harter Gefügebestandteile [9,11] Die im Fall der Schruppbearbeitung mit einer Schnitttiefe a p = 0,5 mm und einem Vorschub f = 0,20 mm beobachtete ausgeprägte Korrelation zwischen der Kerbschlagbiegezähigkeit und der Spanraumzahl kann auf Basis von Schädigungsmodellen erklärt werden. Demnach ist der Spanbruch die Folge eines duktilen Werkstoffversagens, das von der freien Spanoberfläche ausgeht [21]. Der Span bricht, sobald eine kritische plastische Verformung erreicht wird, die vom Spannungszustand, der Temperatur und der Umformgeschwindigkeit abhängt [21].…”

“…Demnach ist der Spanbruch die Folge eines duktilen Werkstoffversagens, das von der freien Spanoberfläche ausgeht [21]. Der Span bricht, sobald eine kritische plastische Verformung erreicht wird, die vom Spannungszustand, der Temperatur und der Umformgeschwindigkeit abhängt [21]. Letztere liegt bei Zerspanungsprozessen in der Größenordnung von 10 4 s -1 bis 10 7 s -1 [13].…”

Simulation Studies on Chip Formation Process in High Speed Milling of Aluminium Alloy

“…From a detailed observation of distributed temperature, cutting force, stress and strain during cutting, they concluded that the cutting force, which varies within a chip breaking cycle, plays an important role for identifying the chip breaking event. Recently, Buchkreme et al [5] proposed a new FE-modeling approach to predict the relationship between the distribution of the stress triaxiality and 3D chip geometry in turning process of AISI 1045. They highlighted that the stress triaxiality at major cutting edge increases with decreasing chip helical radii.…”