刀具和切削參數(shù)對Ti6AI4V立銑加工影響的仿真研究.pdf

1、鈦合金Ti6A14V具有良好的機械力學(xué)性能,被廣泛應(yīng)用到航空航天、石油化工、汽車等重要機械制造領(lǐng)域。Ti6A14V是難加工材料,具有加工硬化、化學(xué)活性大、導(dǎo)熱性差、彈性模量小的特點。其差的切削加工性使得加工中刀具磨損加快,加工表面質(zhì)量變差。提高鈦合金的切削加工效率是制造業(yè)中迫切需要解決的難題。
　　論文在鈦合金銑削加工現(xiàn)狀綜述分析基礎(chǔ)上,對鈦合金Ti6A14V銑削機理與工藝進行系統(tǒng)的仿真和實驗研究,通過有限元仿真得到的切削力、切削

2、溫度及計算得到的單位切削能作為評價切削性能的數(shù)據(jù)指標(biāo),以研究刀具幾何參數(shù)、刀具材料及涂層、切削參數(shù)對Ti6A14V切削性能的影響規(guī)律。
　　建立平頭立銑刀三維立銑模型,采用單因素實驗法模擬分析TiAlN/TiN/TiAlN涂層硬質(zhì)合金平頭立銑刀刀具螺旋角、刀具徑向前角和刀具齒數(shù)對切削力、單位切削能及切削溫度的影響,研究發(fā)現(xiàn):對切削力和單位切削能的影響從大到小依次是刀具齒數(shù)、刀具徑向前角、刀具螺旋角;對于切削溫度,刀具齒數(shù)影響最大,

3、刀具螺旋角次之,刀具徑向前角最小;立銑刀刀具螺旋角選為45°、刀具齒數(shù)選為3、刀具徑向前角選為10.5°時,刀具切削性能最佳。
　　通過涂層硬質(zhì)合金平頭立銑刀三維銑削仿真模型仿真分析硬質(zhì)合金立銑刀的涂層厚度(0.5μm、1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm、4.5μm、5μm、5.5μm、6μm)及涂層材料(未涂層、TiAlN(4μm)、Al2O3(4μm)、Al2O3/TiN(2μm/2μm)、Ti

4、AlN/Al2O3/TiN(2μm/1μm/1μm))對刀具切削溫度、切削力及單位切削能的影響規(guī)律,結(jié)果顯示涂層刀具切削力及刀具切削溫度均低于未涂層刀具;相同涂層材料,涂層厚度越大,刀具切削溫度越低;單位切削能隨涂層厚度的增加而減小,Al2O3涂層刀具的切削性能最優(yōu)。
　　采用單因素方法研究切削速度、每齒進給量、徑向切削深度、軸向切削深度對鈦合金Ti6A14V銑削過程的影響。切削速度由低升高時,切削力值先升高后降低,臨界切削速度值

5、為120m/min;切削力及切削溫度均隨著每齒進給量、軸向切削深度及徑向切削深度的增加而增加:切削溫度對軸向切削深度和徑向切削深度的變化較為敏感。
　　建立鈦合金Ti6A14V銑削加工有限元仿真模型,分析未涂層K類硬質(zhì)合金、PCD、PCBN以及單晶金剛石四種刀具材料對刀具切削溫度、切削力、溫度場和米塞斯應(yīng)力場的影響規(guī)律,結(jié)果顯示天然金剛石刀具不適用于鈦合金的加工,PCD刀具用于精加工鈦合金,K類硬質(zhì)合金刀具可在小的切削參數(shù)下用于鈦