【摘 要】
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Ti6Al4V钛合金具有耐高温、耐腐蚀、比强度高等优良特性,广泛应用在航天航空、海洋工程等领域。但钛合金是典型的难加工材料,其切削效率低,切削刀具易于损坏。因此PCD刀具在钛合金车削中应用的研究,延长刀具寿命,提高加工效率是亟待解决的难题。基于Abaqus有限元软件建立车削仿真模型,通过单因素试验法对车削Ti6Al4V时PCD刀具前角、刀具后角、刀尖圆弧半径以及钝圆半径等主要刀具参数对车削性能的影
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Ti6Al4V钛合金具有耐高温、耐腐蚀、比强度高等优良特性,广泛应用在航天航空、海洋工程等领域。但钛合金是典型的难加工材料,其切削效率低,切削刀具易于损坏。因此PCD刀具在钛合金车削中应用的研究,延长刀具寿命,提高加工效率是亟待解决的难题。基于Abaqus有限元软件建立车削仿真模型,通过单因素试验法对车削Ti6Al4V时PCD刀具前角、刀具后角、刀尖圆弧半径以及钝圆半径等主要刀具参数对车削性能的影响进行研究,分析了刀具参数对性能的影响以及产生的原因。采用三因素结合的方式进行正交试验,基于灰色关联理论和响应面分析法对切削力、刀尖温度以及已加工表面残余应力进行综合评价,获得最优刀具参数组合。为解决PCD刀具车削Ti6Al4V断屑困难问题,在保证PCD刀具切削刃强度基础上,采用断屑槽是最经济且简易的控制切屑的方法。基于现在市面上已有的PCD刀具断屑槽,通过逆向工程原理对PCD刀具完成三维建模仿真,对切屑折断形状以及断屑机理进行研究。利用单因素试验法研究PCD刀具槽型参数对断屑及切削性能的影响,建立多目标预测模型。利用仿生群优化算法对PCD刀具槽型参数进行优化,得到最优槽型参数,为PCD刀具断屑槽设计及相关研究提供一种有效的方法。通过数值模拟仿真的方式分析直线圆弧形断屑槽槽型的重要参数棱带长度、刀-屑接触长度、槽前角和曲率半径对切屑的影响,提出一种适用于多种精加工切削参数的PCD刀具变槽宽断屑槽。通过对比不同切削参数下带断屑槽与不带断屑槽的PCD刀具在精车加工钛合金Ti6Al4V时的切屑形貌及排屑性能,验证了PCD刀具变槽宽断屑槽的优越性。
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