精密切削鈦合金Ti6Al4V刀具刃口作用機(jī)理及應(yīng)用研究.pdf

1、鈦合金Ti6Al4V作為一種綜合性能優(yōu)良的輕合金材料，具有比強(qiáng)度高、耐腐蝕、耐熱等優(yōu)良特性，廣泛應(yīng)用于航空航天等領(lǐng)域，是目前應(yīng)用較為廣泛的高溫鈦合金。在航空航天領(lǐng)域，為了提高產(chǎn)品性能、質(zhì)量及其穩(wěn)定性和可靠性，并且增加零件之間的互換性，以提高生產(chǎn)效率，因此廣泛致力于提高零件的加工精度，進(jìn)而對零件精密切削加工技術(shù)提出了更高的要求。
　　 在精密切削過程中，由于受加工尺度與刀具特征參數(shù)的共同影響，將發(fā)生一系列特有的加工現(xiàn)象和機(jī)理。刀具

2、參與切削部分主要集中在刃口區(qū)域，刃口區(qū)的物理性能、機(jī)械強(qiáng)度、幾何參數(shù)對切屑的形成以及切削過程力-熱特性將起到至關(guān)重要的作用。與常規(guī)切削條件相比，精密切削時(shí)，刀具前刀面參與切削的面積減小，刀刃附近區(qū)域?qū)⒊袚?dān)主要的材料去除工作，精密切削機(jī)理發(fā)生改變，單位切削力顯著上升，且刀具在切削過程中的受力、受熱主要集中于切削刃處。刀具刃口對切削過程的影響較為顯著，此時(shí)刃口結(jié)構(gòu)及刃口參數(shù)對切削變形和材料去除的影響不容忽視。精密切削加工刀具刃口作用機(jī)理，已

3、成為精密切削加工中亟待解決的關(guān)鍵問題之一。因此，本文進(jìn)行精密切削鈦合金Ti6Al4V時(shí)刀具刃口作用機(jī)理及應(yīng)用研究，對于揭示鈦合金這類難加工材料精密切削加工過程的基本規(guī)律，完善精密切削加工理論和刀具刃口設(shè)計(jì)理論具有重要理論價(jià)值和實(shí)際意義。
　　 研究鈦合金切削過程中，切削參數(shù)對切屑形狀及切屑微觀形態(tài)的影響規(guī)律，確立了研究刃口作用機(jī)理的工藝條件；通過激光掃描共焦顯微鏡檢測刀具刃口幾何參數(shù)，結(jié)合鈦合金精密切削有限元分析和切削實(shí)驗(yàn)，研究

4、了精密切削Ti6A14V時(shí)，不同刃口結(jié)構(gòu)及特征參數(shù)對切屑形成的影響規(guī)律，揭示了精密切削過程中刀具刃口對切屑形成的作用機(jī)理。
　　 基于經(jīng)典切削力模型，建立了考慮刀具刃口作用下鈦合金精密切削加工二維正交切削力學(xué)模型；采用切削數(shù)值仿真分析和切削實(shí)驗(yàn)研究鈦合金精密切削過程中刀具刃口作用下的切削力學(xué)特性；通過建立刃口作用下的二維直角切削力模型，為控制切屑初始流向、刀具刃口切削性能評價(jià)、刃口結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了重要的理論依據(jù)。
　　

5、 在研究切削熱產(chǎn)生和傳出的基礎(chǔ)上，根據(jù)二維切削溫度模型，建立了考慮刀具刃口鈍圓半徑的鈦合金切削剪切面及前后刀面平均溫度模型；通過數(shù)值仿真分析，研究了鈦合金切削過程中刃口附近區(qū)域溫度分布狀態(tài)，并結(jié)合鈦合金精密切削實(shí)驗(yàn)，研究刀具刃口作用下鈦合金切削熱特性。
　　 建立了考慮刃口鈍圓半徑影響時(shí)判定切屑分離位置的切削厚度模型；在研究刀具變形對切削厚度影響基礎(chǔ)上，建立了精密切削鈦合金過程中的極限切削厚度模型，并通過二維直角切削實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證