阶梯钻钻削Ti6Al4V过程的切削力与残余应力仿真分析

基于ABAQUS软件针对Ti6Al4V的钻削过程进行三维有限元仿真，得到轴向力曲线和应力分布云图。研究阶梯钻相对于普通麻花钻对钻削轴向力的减小作用，并在此基础上，采用单一变量法，设置不同的台阶角度和第一级钻头直径，研究两因素对轴向力和残余应力的影响规律。仿真试验结果表明，相同孔径情况下，阶梯钻产生的轴向力小于普通麻花钻，残余应力水平更低；对比不同台阶角度的阶梯钻发现，台阶角度为90°的阶梯钻产生轴向力更小，残余应力水平更低；在台阶角度为90°时，第一级钻头直径取4.6mm时的毛刺高度最小，残余应力水平也相对较低。在实际生产过程中，可以通过改变台阶角度和第一级钻头的直径来提高工件质量。