置氢钛合金高速正交切削切削力的仿真

利用分离式霍普金森压杆(SHPB)实验得到置氢钛合金的流动应力与应变关系,通过数据拟合获得置氢钛合金的Johnson-Cook(J-C)热粘塑性本构模型,应用该模型及有限元分析软件模拟了置氢钛合金切削过程,并进行了相关的验证性切削实验。不同置氢含量钛合金切削力对比显示,置氢工艺改善了钛合金的切削难加工性;高速切削置氢钛合金模拟结果表明,在120m/min切削条件下,置氢能够较大的减小切削力。     

钛合金TC4超声波振动切削有限元仿真

采用Johnson-Cook材料模型,以任意拉格朗日欧拉网格算法(ALE)实现切屑分离,建立了热应力耦合二维正交振动切削模型,并进行了钛合金TC4超声波振动稳态切削的有限元仿真,得到了振动切屑形状和切削力、切削温度的变化曲线,同时将振动切削与普通切削进行了对比分析,分析结果表明,振动切削中切屑变形系数、切削力、切削温度明显降低,剪切角增大.     

钛合金TC4超声波振动切削有限元仿真

采用Johnson-Cook材料模型,以任意拉格朗日欧拉网格算法（ALE）实现切屑分离,建立了热应力耦合二维正交振动切削模型,并进行了钛合金TCA超声波振动稳态切削的有限元仿真,得到了振动切屑形状和切削力、切削温度的变化曲线,同时将振动切削与普通切削进行了对比分析,分析结果表明,振动切削中切屑变形系数、切削力、切削温度明显降低,剪切角增大。     

置氢钛合金切削变形的实验研究

进行了爆炸落刀实验获取不同置氢量钛合金TC4的切屑根部,通过对切屑根部各变形区和切屑形态的分析研究置氢量影响钛合金切屑变形的规律.分析发现,置氢后钛合金的各变形区的变形量减小了,切屑由明显的锯齿形转变为近似带状的切屑.进一步测量了置氢钛合金切削过程中的切削力和切削温度,并根据切削变形量的减小解释了切削力和切削温度降低的机理.     

钛合金TC4高速切削温度场数值仿真

利用专用有限元切削仿真软件,对钛合金TC4高速铣削温度场进行数值仿真。研究切削参数与刀具几何参数对刀具前、后刀面温度及其分布的影响规律。在设定的切削条件下,仿真结果表明:前刀面和后刀面随主轴转速、每齿进给量和径向切深的增加而有不同程度的温升,而轴向切深几乎不对切削温度产生影响;切削温度随刀具直径的增加而增加,但是随着刀具前、后角的增加,切削温度呈先增后减的趋势。     

切削用量对立铣加工钛合金Ti6Al4V切削力和切削温度影响规律的有限元仿真研究

利用软件AdvantEdge建立硬质合金涂层立铣刀三维铣削Ti6Al4V钛合金的有限元分析模型,模拟分析切削参数(切削速度、每齿进给量、轴向切削深度及径向切削深度)对刀具切削温度、切削力的影响规律。研究发现:切削力及切削温度随每齿进给量、轴向切削深度及径向切削深度的增加而增加:切削温度对切削深度的变化较敏感,随轴向切削深度和径向切削深度的增加显著增加;随着切削速度的增加,切削力先增大后减小,临界切削速度为120m/min。     

切削用量对立铣加工钛合金Ti6Al4V切削力和切削温度影响规律的有限元仿真研究

利用软件AdvantEdge建立硬质合金涂层立铣刀三维铣削Ti6Al4V钛合金的有限元分析模型,模拟分析切削参数(切削速度、每齿进给量、轴向切削深度及径向切削深度)对刀具切削温度、切削力的影响规律.研究发现:切削力及切削温度随每齿进给量、轴向切削深度及径向切削深度的增加而增加:切削温度对切削深度的变化较敏感,随轴向切削深度和径向切削深度的增加显著增加;随着切削速度的增加,切削力先增大后减小,临界切削速度为120 m/min.     

CBN刀具正交切削钛合金温度场的有限元分析

应用ABAQUS/Explicit软件建立了钛合金Ti6Al4V的二维正交切削模型,采用温度—位移耦合分析步,研究了CBN刀具二维正交切削Ti6Al4V时切削参数及刀具前角对切削温度的影响。研究结果表明,切削速度、切削厚度的增大均会使切削温度升高,其中切削速度对切削温度的影响最大,切削厚度次之;切削温度随着刀具前角的增大而降低,但当前角继续增大至20°后,切削温度略有上升。切削区高温分布区域随切削速度的增加而有所减小,随着切削厚度的增加,切削区高温分布区域增加。     

预应力切削钛合金的有限元分析

为揭示预应力切削对钛合金Ti6Al4V加工表面残余应力的调整机理,探讨切削时锯齿形切屑的形成过程,基于预应力切削原理建立了钛合金的预应力切削有限元模型,模拟了0、280 MPa和560 MPa这3种预应力下的锯齿形切屑形成过程以及已加工表面的残余应力分布。结果表明:采用预应力切削方法可以调整钛合金已加工表面的残余应力状态;预应力对锯齿形切屑的形成过程和切屑特征无明显影响;在材料弹性极限内施加越大的预应力,表面层残余压应力效果越显著,次表层最大残余压应力值越高,残余压应力层分布也越深。     

高速铣削钛合金Ti-6Al-4V切削力仿真研究

切削力对工件的机械加工性和刀具磨损有重要的影响。基于有限元仿真技术,针对钛合金Ti-6Al-4V高速铣削力进行数值仿真,重点研究切削参数对铣削力的影响规律。结果表明:随着每齿进给量和径向切深的增加,切削力有不同程度的增加;随着轴向切深的增加,切削力呈正比增加趋势,但主轴转速对铣削力影响并不明显。分析结果为钛合金Ti-6Al-4V高速铣削加工工艺参数优化奠定了基础。     

砂带干式磨削Ti-6Al-4V钛合金的磨削力

对砂带干式磨削Ti-6Al-4V钛合金的的磨削力进行了测试,分析了磨削参数对磨削力的影响;用动态测力仪、三维体式显微镜、粗糙度仪和显微硬度计对磨削试样表面质量进行了分析,提出了砂带磨削工艺参数的优化方案。结果表明:在砂带干式磨削条件下,磨削力随着磨削深度和工作台进给速度的增大而增加,随着砂带线速度的提高而减小;在砂带线速度为15 m.s-1,工作台进给速度为315 mm.min-1,磨削深度为0.025~0.1 mm时,合金表面粗糙度Ra≤0.35μm。     

Ti6Al4V钛合金枪钻加工的切削力试验研究

钛合金在深孔加工过程中存在刀具磨损严重和加工表面质量差等问题。本文采用整体硬质合金单刃枪钻作为深孔加工刀具,通过对刀具结构的分析和对Ti6Al4V钛合金深孔钻削的切削力试验研究,得到工艺参数对切削力的影响规律,结合制孔的表面粗糙度,优化了钛合金枪钻加工工艺参数。同时,通过刀具的磨损分析得到了钛合金枪钻加工过程中刀具的主要磨损形式。     

Ti-6Al-4V车削温度的有限元仿真研究

分别采用有限元分析软件AdvantEdge FEM和DEFORM-3D,选取相同的模拟参数,对钛合金Ti-6Al-4V的车削加工过程进行了三维有限元仿真,根据仿真结果,分析总结出切削热的整体分布情况和刀具、切屑及工件切削温度的分布规律,给出了不同车削速度下刀具前后刀面温度分布图,模拟分析了同一切削速度不同分析步和不同切削速度下的刀具、切屑及工件的温度场分布情况,并把两个软件的仿真结果进行对比分析,得出了分析结果,为深入研究切削机理提供了有益的参考数据.     

Experimental Study on Cutting Forces and Surface Integrity in High-Speed Side Milling of Ti-6Al-4V Titanium Alloy

This article is concerned with the cutting forces and surface integrity in high-speed side milling of Ti-6Al-4V titanium alloy. The experiments were conducted with coated carbide cutting tools under dry cutting conditions. The effects of cutting parameters on the cutting forces, tool wear and surface integrity (including surface roughness, microhardness and microstructure beneath the machined surface) were investigated. The velocity effects are focused on in the present study. The experimental results show that the cutting forces in three directions increase with cutting speed, feed per tooth and depth of cut (DoC). The widths of flank wear VB increases rapidly with the increasing cutting speed. The surface roughness initially decreases and presents a minimum value at the cutting speed 200 m/min, and then increases with the cutting speed. The microstructure beneath the machined surfaces had minimal or no obvious plastic deformation under the present milling conditions. Work hardening leads to an increment in micro-hardness on the top surface. Furthermore, the hardness of machined surface decreases with the increase of cutting speed and feed per tooth due to thermal softening effects. The results indicated that the cutting speed 200 m/min could be considered as a critical value at which both relatively low cutting forces and improved surface quality can be obtained.     

基于复合喷雾冷却的TC4钛合金切削温度的研究

钛合金是一种典型的难加工材料,其热传导率低,切削过程温升大而易加剧刀具磨损。本文通过对TC4钛合金的车削试验,研究了在干切削和复合喷雾冷却条件下切削温度随切削速度、切削深度和进给量的变化情况。结果表明:切削温度随着切削速度、切削深度和进给量的增大而增大;采用复合喷雾冷却技术可在TC4钛合金车削过程中取得较好的冷却效果,切削温度明显低于干切削条件下的切削温度。     

Ti-6Al-4V合金激光辅助铣削的刀具磨损特性

对激光辅助铣削钛合金Ti-6Al-4V进行了实验研究,分析了切削力、切屑形貌和刀具的磨损特性。结果表明,与普通铣削相比,激光辅助铣削条件下,刀具切向的切削力明显减小,刀具径向的切削力略有增大;随着激光功率的增大,钛合金切屑呈现出从锯齿形向连续形过渡的特征,不再具有明显的绝热剪切带;与普通铣削时刀具崩刃的损伤不同,激光辅助铣削时刀具的磨损主要表现为后刀面磨损;激光辅助铣削可以减小后刀面的最大磨损量,但并不能改善后刀面平均磨损量。激光辅助铣削时,刀具寿命得到了延长,当后刀面的平均磨损量在0.15~0.20mm之间时,可以降低刀具的磨损速度,从而延长刀具的使用寿命,但激光辅助铣削并不能降低刀具的初期磨损速度。     

预应力切削加工TC4钛合金表面残余应力的有限元模拟

采用预应力切削方法对TC4钛合金进行加工,建立了预应力切削TC4钛合金的有限元模型,模拟了不同预应力下锯齿状切屑的形成过程及加工表面的残余应力分布情况,然后将模拟结果与试验结果进行了对比。结果表明:预应力切削可以调整已加工表面的残余应力分布状态和应力值,在弹性变形范围内,预应力越大,加工后表面的残余压应力越大,残余压应力的分布也越深;预应力对锯齿状切屑的形成无明显影响;模拟结果和试验结果具有较好的一致性。