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性能,被廣泛應用到航空航天、石油化工、汽車等重要機械制造領域。Ti6A14V是難加工材料,具有加工硬化、化學活性大、導熱性差、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,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。
　　通過涂層硬質合金平頭立銑刀三維銑削仿真模型仿真分析硬質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、溫度場和米塞斯應力場的影響規(guī)律,結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類硬質合金刀具可在小的切削參數(shù)下用于鈦