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钛合金TC4铣削加工刀具磨损的有限元研究

吴远晨  
【摘要】:钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域,特别是航空航天工业领域。然而其导热系数低、高温化学活性高以及弹性模量小,所以钛合金为典型的难加工材料。钛合金在切削加工过程中,易产生高温,加快刀具磨损,难以控制零件的表面质量和尺寸精度。 金属切削加工过程为一非常复杂的大变形、大应变率与热力耦合的过程,传统的切削试验方法难以对切削加工机理进行定量的分析。在切削加工过程中的刀具磨损研究方面,有限元建模与仿真技术有着很大发展潜力。有限元法正逐渐成为金属切削加工过程研究的一种有效手段。 本文针对整体立铣刀对钛合金TC4的铣削加工过程进行有限元仿真研究。在有限元软件Deform-3D中,采用适用于高温、大变形、大应变率的Johnson-Cook本构模型,选用Normalized CockroftLatham断裂准则,定义摩擦模型、切屑分离准则、绝热剪切模型,建立整体立铣刀铣削加工过程的三维模型,对钛合金TC4铣削加工过程进行仿真。模拟切削加工过程中的切削温度与刀具磨损的产生过程,并与实际铣削试验获得的结果进行对比,模拟结果与试验结果吻合较好,表明利用Deform-3D可精确模拟仿真铣削加工过程,可为优化铣削参数控制刀具磨损提供依据。


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