可转位机夹刀具加工钛合金材料仍是当今世界机械制造业的难点,其切削水平在一定程度上代表着金属切削的发展水平,是在机械加工中的一个重要发展方向。实际生产中,钛合金材料的切削很难达到理想化的切削状态,刀具的切削效率低下,刀具的使用寿命短,刀具切削过程中产生的加工异常多,经常会造成生产线或者单机设备的停机等待等等,因此造成的加工成本普遍较高。造成这些难题的因素有刀具结构的不合理和切削参数的不合理,因此,对于切削钛合金材料的深入了解和学习研究,具有重要的实用和研究意义。(1)首先对于金属切削刀具,利用重点专利检索方法,检索了相关的专利,并找出了三条进化路线,了解了金属切削刀具发展的大致规律,针对刀具进化的历程和技术发展方向,选取一点作为优化对象,在下文中进行优化分析。(2)根据金属切削理论,对影响切削的要素进行理论分析和计算,通过计算和分析结果,可以得出影响刀具切削的主要因素有流屑角~ηc、侧卷曲半径xr和上卷曲半径ru,在对刀具优化设计过程中可以通过调控计算公式中的参数来控制铁屑的形状以及切削效果。(3)基于对切削影响因素的认识,利用有限元方法,对比分析不同结构刀具的切削效果,设定了两种刀具的结构:折线式、带前角式。针对这两种刀具结构在普通切削的工况下进行模拟,从模拟数据中分离出对实验目的有利的数据,通过对比不同的数据得出这两种结构的优缺点,判断哪一种结构更有利于实际制造过程中的加工。经过判断发现“带前角结构”的刀具更有利于刀具寿命以及切削效果,在此基础上,对不同前角进行了模拟,来发现最佳的切削前角区间为7°至10°。(4)在确定刀具最优结构的基础上,又进一步的对刀具的使用参数进行模拟实验,按照唯一变量的原则,分别将“切削速度”和“切削深度”作为切削参数中的唯一变量,通过实验不同的切削参数,对比模拟数据来获得最优解的范围,通过数据发现,带有前角结构的刀具在切削Ti6Al4V合金材料时,最优的切削速度区间为20m/min至30m/min;最优的切削深度区间为0.25mm至0.35mm。