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铣削Ti6Al4V刀具刃口钝化研究

刘月萍  
【摘要】: 钛合金Ti6Al4V具有比强度高、耐热性和耐蚀性好等优良性能,被广泛应用于航空航天工业,然而由于其导热系数低、化学活性高、弹性模量小等特点使其成为典型的难加工材料。在铣削Ti6Al4V过程中,由于Ti6Al4V材料的导热系数低,而且切屑与前刀面的接触长度极短,切削时产生的热不易传出,集中在切削变形区和切削刃附近的较小范围内,切削刃刃口处会产生极高的切削温度,而且铣削时切削刃所受到的负载是不连续的,从而导致刀具刃口快速磨损破损。刀具刃口钝化结构成为保证刀具寿命、提高加工效率的一个十分重要的因素。 本文以铣削Ti6Al4V刀具切削刃刃口钝化结构为研究对象,通过有限元仿真方法,以最低切削温度为优化指标,对适合铣削Ti6Al4V刀具的刃口钝化结构进行了优化;并通过铣削Ti6Al4V过程中切削力、切削温度、切屑形貌、刀具寿命、表面质量完整性分析,研究了不同刃口钝化结构对铣削Ti6Al4V加工过程的影响。 1.基于Power-Law模型建立Ti6Al4V的本构关系模型,并对三维铣削过程进行了二维简化,建立了能够反映刃口特点的刀片模型,并通过仿真切削力与实验结果的对比,验证了有限元模型的正确性。 2.通过切削力、切削温度的对比,研究了不同刃口钝圆半径及不同刃口复合结构对铣削Ti6Al4V的影响规律,并以最低切削温度为优化指标,对适合铣削Ti6Al4V的刃口钝圆半径及刃口复合结构进行了优化。 3.通过不同刃口钝圆半径的刀具铣削Ti6Al4V的刀具寿命试验研究,发现在相同切削条件下,当切削路程相同时,不同钝圆半径的刀具磨损速度是不同的,切削力的大小也是不同的。 4.通过刃口钝化型式为钝圆刃的刀具与刃口未钝化刀具铣削Ti6Al4V试验,揭示刃口钝化刀具对于铣削Ti6Al4V表面质量完整性的影响规律及作用机理。


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