钛合金铣削过程刀具失效机理研究
在铣削钛合金Ti6Al4V时，硬质合金刀具的失效行为会降低铣削过程的稳定性，导致已加工表面质量变差等问题。本文以航空用钛合金材料Ti6Al4V为研究对象，针对硬质合金刀具在铣削钛合金时易发生磨损失效和破损失效的特点，分析了铣削钛合金时，刀具的失效机理，建立了基于解析方法的刀具磨损模型，通过研究冲击力作用下的硬质合金刀具材料内部裂纹扩展，建立了刀具切削刃破损模型，得到了失效界限。提供了一种适用于钛合金侧铣加工过程的刀具失效界限图，以保证刀具在预测时间内在安全区域内选取的切削参数不会提前发生失效。并通过硬质合金刀具侧铣钛合金材料试验，验证了刀具失效界限图的可靠性。主要研究内容如下： 本文分析了刀具磨损机理，基于解析方法，通过对铣削过程中刀具应力和温度建模，揭示了刀具的磨损机理，构建了铣刀前、后刀面磨损解析模型，得到了月牙洼磨损曲线和后刀面磨损宽度的变化率，并对解析模型进行试验验证，实验数据与模型解析数据趋势上保持一致，证明了模型具有较好的准确性，试验结果可为研究刀具失效提供理论基础。 基于刀具损伤机理，建立了刀具损伤模型，分析了刀具材料在不同切削冲击作用下的裂纹扩展规律，并采用区间法重新计算了硬质合金材料的初始和临界损伤值，建立了硬质合金刀具材料的冲击断裂极限条件，得到了刀具安全区域的范围，为钛合金铣削工艺参数的优化提供了依据。 针对铣削时刀具易发生磨损失效和破损失效的问题，提出了刀具安全失效界限图，在预测时间内将切削参数选择在安全区域，保证刀具不会发生失效。失效界限图根据Ti6Al4V的加工特点，主要考虑刀具失效的三种形式：前刀面磨损、后刀面磨损和切削刃破损。通过对三种失效机理的揭示，建立了失效分析模型，得到了失效界限图。与试验结果相比，具有较好的一致性。 最后，通过搭建GUI界面，建立了钛合金铣削过程中的刀具失效仿真平台，通过输入切削速度和切削宽度两个影响刀具失效图的主要影响因素，为钛合金切削领域提供了参考。
钛合金;铣削过程;刀具失效;磨损机理
哈尔滨理工大学
硕士
机械制造及其自动化
岳彩旭
2022
中文
TG54
2022-09-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）