高效切削鈦合金Ti6Al4V刀具磨損特性及切削性能研究.pdf

1、現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展方向是實(shí)現(xiàn)高效率、高精度、高柔性和綠色化，尤其是高效率被推上了突出的位置。鈦合金Ti6Al4V以其比強(qiáng)度高、機(jī)械性能及抗蝕性良好而廣泛應(yīng)用于航空航天等領(lǐng)域，是飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)部分零部件理想的制造材料，具有廣闊的科研空間和應(yīng)用前景。但因其低導(dǎo)熱性、高化學(xué)活性等導(dǎo)致切削過(guò)程中刀具磨損嚴(yán)重，這已經(jīng)成為嚴(yán)重制約難加工材料高效切削技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題。因此，本文進(jìn)行高效切削鈦合金過(guò)程中刀具磨損特性及刀具切削性能研究，為鈦合金加工中刀具磨

2、損控制、刀具材料優(yōu)選、切削參數(shù)優(yōu)化提供理論依據(jù)，對(duì)難加工材料高效切削技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用起到積極地推動(dòng)作用。
　　 通過(guò)鈦合金切削試驗(yàn)，研究切削力靜動(dòng)態(tài)特性與熱特性，研究刀具磨損對(duì)切削力變化的影響規(guī)律，并基于經(jīng)典正交切削模型，建立考慮刀具磨損時(shí)的切削力模型。
　　 結(jié)合鈦合金切削過(guò)程中刀-屑、刀-工件接觸面摩擦特性分析，研究鈦合金切削過(guò)程中的刀具磨損機(jī)理以及切削條件對(duì)刀具磨損特性的影響規(guī)律；硬質(zhì)合金刀具前、后刀面的磨損機(jī)理主

3、要表現(xiàn)為粘結(jié)與擴(kuò)散；由于已加工表面回彈，引起刀-工件接觸區(qū)產(chǎn)生很高的壓力，進(jìn)而導(dǎo)致后刀面粘結(jié)磨損比前刀面嚴(yán)重；而前刀面擴(kuò)散磨損較為嚴(yán)重，最后研究了刀具前刀面材料擴(kuò)散流失以及從基體脫落的物理演變過(guò)程。
　　 針對(duì)不同刀具材料及刀具刃口鈍圓半徑加工鈦合金Ti6Al4V時(shí)所表現(xiàn)的性能差異，研究不同刀具材料加工時(shí)的刀具磨損特性、刀具使用壽命、切削力靜動(dòng)態(tài)特性、熱學(xué)特性等；采用層次分析法對(duì)刀具切削性能進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，與含Ti元素的涂層刀具相

4、比，細(xì)晶粒(WC-Co類(lèi))無(wú)涂層刀具得切削性能優(yōu)于涂層刀具；并通過(guò)數(shù)值仿真分析刀具刃口鈍圓的熱力學(xué)特性，結(jié)合刃口鈍圓磨損評(píng)價(jià)刃口鈍圓的切削性能，刃口鈍圓半徑存在一個(gè)合理的范圍，使得刃口的切削性能達(dá)到最佳。
　　 根據(jù)硬質(zhì)合金刀具磨損機(jī)理分析結(jié)果，建立了高效切削鈦合金時(shí)刀具后刀面磨損模型，在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)刀具后刀面磨損預(yù)報(bào)，并運(yùn)用所建磨損模型進(jìn)行了切削參數(shù)優(yōu)化；將磨損圖方法用于刀具磨損的研究，構(gòu)建了無(wú)涂層硬質(zhì)合金刀具切削鈦合金Ti