TC4鈦合金高速切削的表面粗糙度與切削力實驗研究.pdf

1、高速切削是當(dāng)代重要的先進(jìn)制造技術(shù)之一，在解決難加工材料切削問題方面做出了突出貢獻(xiàn)，對于工業(yè)上應(yīng)用日益廣泛的鈦合金，高速切削技術(shù)已受到普遍關(guān)注。
　　在對鈦合金高速切削技術(shù)的研究中，人們主要采用直徑偏大的組裝式刀具，無需太高的主軸轉(zhuǎn)速即可實現(xiàn)較高的切削線速度，該種刀具可實現(xiàn)高效率切削，主要應(yīng)用于結(jié)構(gòu)簡單的大型構(gòu)件的加工。但是功能需求導(dǎo)致零部件結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)復(fù)雜化趨勢，其形狀趨于不規(guī)則化，局部幾何特征更為復(fù)雜，大直徑組合式刀具已無法完成該類

2、結(jié)構(gòu)特殊零部件的切削加工。針對高速切削鈦合金加工過程中缺乏合理的切削參數(shù)選擇方案的現(xiàn)實問題，本文選用直徑相對較小的整體式刀具在高主軸轉(zhuǎn)速的條件下進(jìn)行了TC4鈦合金的高速切削實驗研究。
　　本文主要研究內(nèi)容如下:
　　首先，通過單因素實驗探索了主軸轉(zhuǎn)速、切削深度和每齒進(jìn)給量等切削參數(shù)對高速切削鈦合金TC4表面粗糙度的影響規(guī)律;根據(jù)正交實驗結(jié)果分析了各切削參數(shù)對表面粗糙度影響的主次關(guān)系，建立了表面粗糙度指數(shù)預(yù)測模型;構(gòu)建了以最大

3、材料去除率為優(yōu)化目標(biāo)，以具體的表面粗糙度和切削參數(shù)范圍為約束條件的數(shù)學(xué)優(yōu)化模型，采用遺傳算法完成參數(shù)優(yōu)化;以優(yōu)化結(jié)果為指導(dǎo)，進(jìn)行了鈦合金飛機(jī)帶筋壁板模型的加工實驗，加工效率得到較大提升。
　　其次，基于斜角切削模型，以各切削單元在加工過程中受力平衡為出發(fā)點，通過對切削過程中作用力進(jìn)行分解以及坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化，建立了Fx、Fy和Fz關(guān)于摩擦角η、前角γ、螺旋角λ、剪切角φ的函數(shù)表達(dá)式，經(jīng)過對切削高度h的積分計算，建立了Fx、Fy、Fz的理

4、論解析模型。通過單因素實驗探索了各切削參數(shù)對切削力的影響規(guī)律，同時關(guān)于刀具端刃后刀面磨損和周刃后刀面磨損進(jìn)行了分析與解釋。
　　最后，設(shè)計并加工了以單周期正弦曲線為母線的恒截面曲面實驗載體，在曲面的加工刀具加工路徑上選擇了7個特征點作為研究對象并定義了其曲率特性;通過高速切削鈦合金TC4的主軸轉(zhuǎn)速單因素實驗，探索了切削加工過程中主軸轉(zhuǎn)速對切削力的影響規(guī)律，并在實驗結(jié)果中的最佳主軸轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)取值進(jìn)行驗證性實驗，加工結(jié)果表現(xiàn)良好。