高速铣削钛合金Ti6A4V铣削力试验研究_罗汉兵

《钛合金Ti-6A1-4V修正本构模型在高速铣削中的应用研究》篇一钛合金Ti-6Al-4V修正本构模型在高速铣削中的应用研究一、引言随着现代工业技术的飞速发展，钛合金Ti-6Al-4V因其独特的物理和机械性能，被广泛应用于航空、医疗、生物工程等各个领域。

在高速铣削加工中，钛合金的加工性能和材料行为对加工效率和产品质量有着重要影响。

因此，对钛合金的修正本构模型进行研究，对提高高速铣削的精度和效率具有重要意义。

本文将重点探讨钛合金Ti-6Al-4V的修正本构模型在高速铣削中的应用研究。

二、钛合金Ti-6Al-4V的特性与修正本构模型钛合金Ti-6Al-4V是一种轻质高强度的金属材料，具有优良的耐腐蚀性和生物相容性。

然而，由于其特殊的物理和机械性能，在高速铣削过程中，钛合金的加工行为和材料变形行为具有复杂性。

因此，建立准确的修正本构模型对于理解其加工行为和优化加工过程至关重要。

修正本构模型是在传统本构模型的基础上，通过引入新的物理参数和数学表达式，以更准确地描述材料在特定条件下的变形行为。

对于钛合金Ti-6Al-4V，其修正本构模型应考虑到材料的高温性能、应变硬化效应、热软化效应等因素。

三、修正本构模型在高速铣削中的应用1. 优化切削参数：通过使用修正后的本构模型，可以更准确地预测钛合金在高速铣削过程中的材料变形行为。

这有助于选择合适的切削速度、进给率和切削深度等参数，从而提高加工效率和产品质量。

2. 预测刀具磨损：修正本构模型可以更准确地描述钛合金的摩擦和磨损行为。

通过该模型，可以预测刀具在不同切削条件下的磨损情况，从而选择合适的刀具材料和几何形状，延长刀具使用寿命。

3. 工艺优化：基于修正本构模型的模拟结果，可以对高速铣削工艺进行优化。

例如，通过调整切削路径、冷却液的使用等工艺参数，可以降低材料变形和热影响，提高加工精度和表面质量。

4. 实际加工验证：通过将修正本构模型应用于实际的高速铣削加工中，可以验证模型的准确性和有效性。

《钛合金Ti-6A1-4V修正本构模型在高速铣削中的应用研究》篇一钛合金Ti-6Al-4V修正本构模型在高速铣削中的应用研究一、引言随着制造业的飞速发展，高速铣削技术已成为现代机械加工领域的重要技术之一。

钛合金Ti-6Al-4V（以下简称Ti-6-4合金）因其具有高强度、耐腐蚀和轻量化等特性，广泛应用于航空、医疗、船舶等众多领域。

然而，由于其材料加工过程中的特殊性质和工艺需求，本构模型作为连接材料物理特性和工艺参数之间的桥梁，显得尤为重要。

本研究致力于将修正后的本构模型应用于高速铣削过程中，以期优化加工性能和提高生产效率。

二、钛合金Ti-6Al-4V的物理特性及本构模型修正钛合金Ti-6Al-4V具有优异的力学性能和良好的加工性能。

然而，其加工过程中往往伴随着高硬度和低导热率等特性，使得传统本构模型难以准确描述其加工行为。

因此，本部分首先介绍了Ti-6-4合金的物理特性及其在高速铣削中的重要性。

随后，针对传统本构模型的不足，提出了修正本构模型的必要性，并详细阐述了修正本构模型的构建过程和关键参数的确定方法。

三、修正本构模型在高速铣削中的应用本部分首先分析了高速铣削过程中，修正本构模型如何通过优化工艺参数、预测切削力和温度变化等，以提高加工质量和生产效率。

在此基础上，我们利用实验手段，对比了应用修正本构模型前后的加工效果。

实验结果表明，应用修正本构模型后，切削力更为均匀，切削温度得到有效控制，从而提高了加工表面的质量和精度。

此外，我们还通过仿真模拟手段，进一步验证了修正本构模型在高速铣削过程中的有效性和优越性。

四、结果与讨论通过对实验结果和仿真数据的分析，我们发现修正后的本构模型在高速铣削过程中具有显著的优越性。

首先，它能够更准确地描述Ti-6-4合金的加工行为，为优化工艺参数提供了有力支持。

其次，通过预测切削力和温度变化，有效控制了加工过程中的热损伤和变形，提高了加工表面的质量和精度。

最后，通过仿真模拟手段，我们进一步验证了修正本构模型在提高生产效率方面的潜力。

高速铣削钛合金Ti6Al4V的刀具磨损研究的开题报告一、选题背景钛合金是一种重要的结构材料，在航空航天、汽车制造、医疗器械等领域得到广泛应用。

但是，由于其高强度、高熔点和难加工等特性，钛合金的加工一直是一个难点。

目前，高速铣削被广泛应用于钛合金的加工中，但是刀具寿命和磨损问题一直困扰着加工过程。

因此，本文选取高速铣削Ti6Al4V钛合金为研究对象，探究刀具磨损的原因和机理，为提高刀具加工寿命、降低生产成本提供理论基础。

二、研究内容1. 钛合金的基本性质和加工研究现状介绍钛合金的基本性质及其在航空航天、医疗器械等领域的应用，并综述相关文献分析目前主要的加工方法及其优缺点。

2. 高速铣削工艺和刀具材料选择详细介绍高速铣削工艺的优势和特点，并结合实际情况选择适合的刀具材料。

3. 刀具磨损机理和原因分析通过实验研究和数据分析，探究高速铣削Ti6Al4V钛合金的刀具磨损机理和原因，为延长刀具寿命、提高加工效率提供参考及建议。

4. 刀具寿命预测和优化加工参数根据前期实验结果及刀具磨损情况推导刀具寿命预测模型，并通过优化加工参数的方式提高加工效率。

三、研究意义对高速铣削Ti6Al4V钛合金的加工进行深入研究，不仅可以提高钛合金的加工效率和质量，还可以为航空、汽车、医疗等关键领域提供重要的支持。

同时，通过深入分析刀具磨损机理和优化加工参数，可以降低生产成本、提高企业的竞争力和效益。

四、研究方法采用试验分析方法，进行高速铣削钛合金Ti6Al4V的加工过程研究，通过刀具磨损情况进行数据分析，探究刀具磨损原因和机理，建立刀具寿命预测模型，最终优化加工参数。

五、预期成果1. 更深入地了解高速铣削Ti6Al4V钛合金的加工特点和机理。

2. 研究刀具磨损机理和原因，为提高刀具寿命提供理论依据。

3. 推导刀具寿命预测模型，并通过优化加工参数提高加工效率和质量。

4. 提供有价值的实验数据和建议，为企业提高生产效率、降低成本、提高竞争力等方面提供有力支持。

钛合金Ti6Al4V铣削加工过程阻尼模型稳定性预报杜红;黄胜勇【摘要】钛合金的导热系数小、化学亲和性大,易与摩擦表面产生黏附现象,在加工过程中容易产生变形,导致切削力的波动,引起系统的振动.针对这种难加工材料,往往采取低速切削.在低速加工过程中,刀具与工件加工表面之间产生的过程阻尼对系统的稳定性影响尤为显著.以钛合金Ti6Al4V为研究对象,进行铣削加工实验,以基于摩擦颤振原理的过程阻尼模型为动力系统模型,给出其稳定性分析的全离散预报方法,得到的稳定性Lobe图与加工实验数据相吻合,有效地预报了钛合金Ti6Al4V在低切削速度条件下的加工稳定性,可以减少刀具磨损,提高加工质量.【期刊名称】《黑龙江科技大学学报》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】4页(P608-611)【关键词】过程阻尼;稳定性;全离散法【作者】杜红;黄胜勇【作者单位】黑龙江科技大学理学院,哈尔滨150022【正文语种】中文【中图分类】O175钛合金具有强度高，耐蚀性、耐热性好等特点，被广泛应用于航空发动机叶轮叶片等部件。

钛合金的弹性模量为107 800 MPa，约为钢的1/2。

钛合金导热系数小，加工时产生的热量很难释放，大部分切削热残留在刀尖上，导致切削力的波动，引起系统振动。

这种难加工材料常采取低速切削，如铝合金高速切削速度1 000～4 000 m/min，而钛合金最高切削速度320 m/min。

在低速加工过程中，刀具与工件加工表面之间会产生过程阻尼［1］。

Moon等［2］也指出了加工材料的弹塑性对系统的稳定性影响是显著的。

耐高温、高强度合金在低切削速度加工过程中，由于阻尼系数随着刀具磨损的增加，导致的颤振至今仍然是一个尚未解决的问题。

20世纪50年代末期，Tobias等［3］注意到在低速加工过程中，刀具的侧铣面摩擦工件振纹面时，会导致过程阻尼。

当振动频率与切削速度比高时，切削速度方向的切削力变小，工具的切除面与已加工的波纹面之间的摩擦也变小，使得切削稳定深度增加。

基于长疲劳寿命的钛合金Ti6Al4V铣削加工表面完整性研究一、本文概述钛合金Ti6Al4V因其优异的机械性能，如高强度、低密度和良好的耐腐蚀性，在航空、医疗和能源等多个领域得到了广泛应用。

然而，钛合金的高硬度、低热导率以及化学活性等特点，使得其加工过程具有挑战性，特别是在保证长疲劳寿命的前提下，对钛合金Ti6Al4V的加工表面完整性提出了更高的要求。

因此，本文旨在深入研究钛合金Ti6Al4V在铣削加工过程中的表面完整性，以期为提高其长疲劳寿命提供理论支持和实践指导。

本文将首先介绍钛合金Ti6Al4V的基本性能和加工特点，然后重点分析铣削加工过程中影响表面完整性的关键因素，包括切削参数、刀具材料和几何形状等。

在此基础上，通过实验研究和理论分析，探究这些因素对加工表面粗糙度、残余应力和表面微观结构的影响规律。

结合实验结果和理论分析，提出优化钛合金Ti6Al4V铣削加工表面完整性的策略和方法，为提高其长疲劳寿命提供科学依据。

本文的研究不仅有助于深入理解钛合金Ti6Al4V的铣削加工机理，还为钛合金零件的制造工艺优化和质量控制提供了有益的参考。

二、钛合金Ti6Al4V的铣削加工理论基础钛合金Ti6Al4V作为一种高强度、低密度的轻质金属，在航空航天、医疗器械和汽车制造等领域具有广泛的应用。

由于其优异的力学性能和耐腐蚀性，Ti6Al4V在承受高负荷和恶劣环境条件下表现出色，但同时也给铣削加工带来了一定的挑战。

因此，深入研究钛合金Ti6Al4V的铣削加工理论基础，对于提高加工效率、保证表面完整性和延长刀具寿命具有重要意义。

在铣削加工过程中，钛合金Ti6Al4V的高硬度、高强度和低热导率等特点使得切削力、切削热和刀具磨损等问题变得尤为突出。

切削力的大小直接影响着加工表面的粗糙度和刀具的寿命，而切削热则会导致工件表面产生热应力和热变形，进一步影响加工精度和表面质量。

因此，建立准确的切削力模型和热传导模型，对于分析铣削加工过程中的物理现象和预测加工结果至关重要。

钛合金Ti-6Al-4V切削加工有限元模拟研究发布时间：2022-06-08T05:24:58.532Z 来源：《中国科技信息》2022年第4期作者：朱文慧姬芳芳[导读] 钛合金切削加工是一个复杂的过程，影响切削加工表面质量、加工精度的因素有很多，朱文慧姬芳芳郑州经贸学院摘要：钛合金切削加工是一个复杂的过程，影响切削加工表面质量、加工精度的因素有很多，而切屑的形成和切削力是影响切削加工的重要因素之一。

本文通过ABAQUS建立钛合金切削加工有限元模型，分别改变刀具前角、切削深度和振动频率，得出了改变这些参数对钛合金切削中切削力的影响，为实际加工中切削参数优化提供理论依据。

为了研究切削过程中有限元模拟的有效性，通过改变切削要素对工件的切屑和切削力的影响结果进行分析，结果表明：有限元模型能够准确地模拟切削过程中钛合金工件产生的切屑变形和表面形貌变化，从而验证了有限元模型的正确性。

关键词：钛合金有限元切削力表面形貌1 引言钛合金材料具有比强度高、比热度高、抗腐蚀性好以及具有良好的导电导热能力，这些优良性能在航空航天、化学器械、石油化工、食品加工、汽车、船舶、核工业等领域得到了广泛的应用[1]。

然而钛合金具有高温化学活性高、导热系数小、摩擦系数大、弹性模量低等特点，导致其难以加工[2]。

通常在有冷却液的环境中采用较低的切削速度来加工钛合金，但加工效率很低，切削成本提高。

因此，国内外学者在如何提高钛合金加工效率，进行了大量的研究[4]。

钛合金切削加工过程中，影响工件表面质量的因素有很多，而切屑的形成和切削力是影响切削加工的重要因素[3-4]。

本文选用ABAQUS对钛合金的切削进行仿真，建立了刀具与工件关于切削力的理论模型、摩擦模型，研究钛合金切削过程改变刀具前角、切削深度、振动频率对切屑的影响，分析过程中的切削力的变化，为确定最佳的切削参数提供参考。

2 三维钛合金切削有限元模型2.1工件材料模型本文选用的是Johnson-Cook本构模型[5]，该模型能够描述材料在高应变率下的热粘塑性变形行为，在高应变速率下表现为应变强化、应变速率强化和热软化强化，Johnson-Cook 模型如公式 (1)所示：(1)式中表示材料的应变硬化效应；ε和表示等效塑性应变和应变率；表示参考应变率；表示参考温度；表示材料熔点；其中A、B、C、n、m 代表五个待定参数，A、B和n表示材料应变项系数，C表示材料应变率强化项系数，m表示热软化系数；其中本文取=0.001，=20℃。

Ti6Al4V高速切削过程有限元模拟及切削参数优化钛合金材料力学性能优异,并且耐腐蚀性好材料密度较低,因此是航空航天工业零部件生产中主要的消费材料。

然而由于钛合金的弹性模量小、高温化学活性高和导热系数低等特性,又使得钛合金成为一种较为典型的难加工材料。

在钛合金材料的高速切削加工过程中,很容易出现切削温度过高的情况,这会导致工件表面质量难以控制、切削刀具磨损加快,而降低切削速度又会引起加工效率下降不利于生产。

同时,大型的航空零件在设计时大多以整体设计特点为主,生产加工时多数材料都要从工件毛坯中切除,这就引起工件加工成本较高。

尽管,通过3D打印技术生产出来的钛合金零件在一些特殊领域得到应用,但是由于成本很高并不适合大规模生产。

所以,实现钛合金的快速、高效切削加工是目前航空制造工业领域中迫切需要解决的问题。

本文主要是从刀具几何参数的角度去解决钛合金Ti6A14V加工中的切削力过大和切削温度过高的问题,以尽可能降低切削温度和切削力为目标,从而求得优化后的刀具几何参数组合。

本文通过对钛合金材料高速切削研究现状和高速切削加工理论进行研究,了解到切削过程有限元模拟的一些关键技术。

对刀-屑摩擦模型、切屑分离准则、材料本构模型等关键技术分析后,利用专业的切削仿真软件AdvantEdge建立了硬质合金材料刀具高速切削钛合金Ti6A14V的三维正交切削有限元模型,并通过变换刀具几何参数(前角γ0、后角α0、钝圆半径rε)进行模拟仿真得到不同参数组合下的切削力与切削温度数据,分析得出了各个参数对切削力与切削温度的影响规律。

利用二阶响应面法对仿真模拟得到的不同刀具几何参数下的多组切削温度与切削力数据进行拟合,得到了刀具几何参数与切削温度和切削力之间的函数关系模型。

然后,在对刀具几何参数的取值范围进行约束的基础之上,利用遗传算法优化程序优化计算,得到了适合Ti6A14V材料的硬质合金材料刀具几何参数组合。

该参数组合下切削温度的数值范围都在较为合理的范围内,远离了硬质合金的软化温度,能够充分的发挥刀具的切削性能。

《钛合金薄壁件微铣削动力学特性研究》篇一一、引言随着制造业的不断发展，微小零部件的制造工艺及动力学特性研究变得日益重要。

特别是在航空航天、生物医疗和高端装备制造等领域，钛合金因其优良的力学性能和轻质化特点，被广泛应用于制造各种薄壁件。

然而，钛合金的加工难度大，尤其是薄壁件在微铣削过程中易出现变形、颤振等问题，因此对钛合金薄壁件微铣削动力学特性的研究具有重要意义。

本文将就钛合金薄壁件微铣削的动力学特性进行深入研究，为优化加工工艺和提高产品质量提供理论支持。

二、钛合金材料及其加工特性钛合金因其轻质、高强、耐腐蚀等特性被广泛用于各种零部件的制造。

然而，钛合金的加工难度大，主要体现在其加工过程中的高温、高应力状态容易导致工件变形，同时其较低的热导率使得切削热难以迅速传递和消散，易导致刀具磨损和工件表面质量下降。

此外，薄壁件在微铣削过程中易出现颤振现象，进一步加大了加工难度。

三、微铣削动力学特性研究方法为了研究钛合金薄壁件微铣削的动力学特性，本文采用理论分析、数值模拟和实验验证相结合的方法。

首先，通过建立微铣削过程的力学模型，分析切削力、切削热等对工件变形和刀具磨损的影响。

其次，利用有限元分析软件对微铣削过程进行数值模拟，预测工件变形和颤振现象。

最后，通过实验验证理论分析和数值模拟结果的正确性，为优化加工工艺和提高产品质量提供依据。

四、微铣削动力学特性分析1. 切削力与工件变形在微铣削过程中，切削力是影响工件变形的重要因素。

切削力过大易导致工件产生弹性或塑性变形，影响工件的尺寸精度和表面质量。

通过理论分析和数值模拟发现，切削力的变化与切削参数（如切削速度、进给量等）密切相关。

在优化切削参数的基础上，通过合理选择刀具和工件材料，可以减小切削力对工件变形的影响。

2. 颤振现象及其影响因素颤振是钛合金薄壁件微铣削过程中常见的现象，严重影响加工质量和效率。

通过理论分析和数值模拟发现，颤振现象与切削参数、刀具几何参数、工件材料性能等因素密切相关。

钛合金Ti-6Al-4V切削仿真温度分析作者：刘慧磊来源：《科技创新导报》2020年第05期摘 ; 要：采用单一变量法，设置不同的切削速度和进给量，将三维切削过程合理转化为二维平面切削，来分析切削区温度场变化。

从仿真云图和温度曲线图中得出随着切削速度的增加，车刀和切削层的挤压越强烈，产生的塑性功和切削热也就越多，使切削区温度不断升高，且增长趋势逐渐增大。

随着进给量的增加，切削温度不断上升，相对于进给量，切削速度对温度影响更大，在实际生产中可以通过优先改变切削速度来控制切削区温度。

关键词：切削参数 ;有限元仿真 ;钛合金Ti-6Al-4V中图分类号：TH164 ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 文献标识码：A ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;文章编号：1674-098X（2020）02（b）-0096-03钛合金Ti-6Al-4V强度高，耐腐蚀，常用于航空航天制造业，但是热导率低，约为铁的1/5。

传统的切削试验中，钛合金的切削速度较低，多为50m/min以下[1]，因此，对钛合金不同速度下的切削仿真模拟就显得尤为重要。

本文采用单一变量法，设置不同的切削速度和进给量，来分析切削区温度场变化，为选择合适的切削用量和实际生产加工提供参考依据。

1 ;有限元仿真模型建立在实际生产加工过程中，影响工件加工误差的因素很多如：尺寸精度和已加工表面完整性，包括切削用量、刀具几何参数、材料，装夹和工艺等等。

因此，金属切削加工有限元仿真，是一个非常繁杂的热力耦合分析过程，所以，为了提高有限元仿真的效率，需要对切削过程进行合理的简化。

本文采用自由正交切削，将三维切削过程转化为二维平面切削，其中切削仿真中的水平力和真实车削中车床的沿Z轴的分力相近，仿真中的竖直力和车床沿X轴的分力相近，在二维车削仿真中只有水平分力和竖直分力，无第三方力，这是对三维切削过程的简化[2]，如图1所示，Ti-6Al-4V的化学成分见表1，物理参数见表2，切削加工方案见表3，仿真中切削刀具采用细晶型硬质合金刀具YG6X，其前角5°，后角7°，刃倾角0°。

钛合金Ti6Al4V铣削加工中切削力的三维数值模拟
杨勇;李长河;孙杰
【期刊名称】《应用基础与工程科学学报》
【年(卷),期】2010(18)3
【摘要】结合航空钛合金立铣加工的实际情况,提出了主、副切削刃同时进行切削的螺旋齿双刃切削有限元模型,进而利用该模型对航空钛合金Ti6A l4V进行了铣削加工切削力的三维数值模拟研究,得到了铣削过程中切削力的变化曲线和数值,揭示了铣削过程一个周期内切削力的变化规律.通过铣削力实验测得了相同切削条件下的切削力,实验结果与有限元模拟结果较为一致,证明所建立的有限元模型是正确的,可用于预报铣削力值.切削力三维数值模拟的研究为钛合金这种难加工材料切削加工工艺参数优化、刀具的合理选择及其优化设计奠定了基础,同时也为进一步有效控制钛合金航空薄壁零件因切削力作用引起的加工变形提供了新的研究手段.【总页数】10页(P493-502)
【关键词】钛合金;铣削加工;双刃切削;切削力;数值模拟
【作者】杨勇;李长河;孙杰
【作者单位】青岛理工大学机械工程学院;山东大学机械工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG501;V261
【相关文献】
1.Ti6Al4V钛合金大进给铣削切削力与切削温度的试验研究 [J], 杨吟飞;赵威;李亮;何宁;梁鑫光;张伟;徐杰
2.航空铝合金铣削加工中切削力的数值模拟研究 [J], 成群林;柯映林;董辉跃
3.航空钛合金Ti6Al4V的三维铣削加工有限元仿真 [J], 王明海;李世永;王京刚;高蕾
4.航空钛合金Ti6Al4V微细铣削加工数值模拟与试验研究 [J], 单晓坤
5.Ti6Al4V钛合金切削加工的数值模拟 [J], 宋新华;高红旺;田正芳;宋斌
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《钛合金薄壁件微铣削动力学特性研究》篇一一、引言随着现代制造业的快速发展，钛合金因其优异的力学性能和耐腐蚀性，在航空、医疗、汽车等领域得到了广泛应用。

然而，钛合金的高硬度和低导热性给其加工过程带来了极大的挑战。

微铣削作为一种重要的加工方式，在钛合金薄壁件加工中具有重要地位。

因此，对钛合金薄壁件微铣削动力学特性的研究显得尤为重要。

本文旨在探讨钛合金薄壁件微铣削过程中的动力学特性，以期为优化加工工艺和提高加工效率提供理论支持。

二、文献综述国内外学者在钛合金微铣削动力学特性方面已进行了大量研究。

从宏观到微观，从实验到理论分析，取得了丰富的研究成果。

但仍然存在一些亟待解决的问题，如微铣削过程中的切削力变化规律、切削热对工件的影响等。

本文将综合前人研究成果，对钛合金薄壁件微铣削的动力学特性进行深入研究。

三、研究内容（一）实验材料与方法本实验选用钛合金作为加工材料，设计一系列不同尺寸的薄壁件。

采用微铣削加工方式，通过改变切削参数（如切削速度、进给量等），进行多组对比实验。

同时，采用高速摄像技术和传感器技术，实时监测切削过程中的切削力和切削热等数据。

（二）动力学特性分析1. 切削力变化规律：通过实验数据，分析切削过程中切削力的变化规律，探讨切削参数对切削力的影响。

2. 切削热影响：结合实验数据和理论分析，研究切削热对工件的影响，包括工件的热变形和热损伤等。

3. 动力学模型建立：基于实验结果和理论分析，建立钛合金薄壁件微铣削的动力学模型，为优化加工工艺提供理论支持。

（三）结果与讨论1. 切削力实验结果：通过对比不同切削参数下的切削力数据，发现切削速度和进给量对切削力的影响显著。

在一定的范围内，适当提高切削速度和降低进给量可以降低切削力。

2. 切削热影响分析：切削热对工件的影响不可忽视。

随着切削过程的进行，工件会产生一定的热变形和热损伤。

通过优化切削参数和采用适当的冷却措施，可以降低切削热对工件的影响。

3. 动力学模型建立：根据实验结果和理论分析，建立了钛合金薄壁件微铣削的动力学模型。

第5期2011年5月组合机床与自动化加工技术M odular M achine Tool&Auto m atic M anufact ur i n g TechniqueN o .5M ay .2011文章编号:1001-2265(2011)05-0018-03收稿日期:2010-11-02;修回日期:2010-11-25*基金项目:国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2009CB724402);山东大学优秀研究生科研创新基金资助项目(yyx10012)作者简介:罗汉兵(1985)),男,广东韶关人,山东大学机械工程学院硕士生,主要从事高效加工及数控刀具材料的研究,(E -m ail)b i ngl uoh an @163.co m 。

高速铣削钛合金T i 6A4V 铣削力试验研究*罗汉兵,赵 军,李安海,崔晓斌(山东大学机械工程学院高效洁净机械制造教育部重点实验室,济南 250061)摘要:采用涂层硬质合金刀具对钛合金T i6A l4V 进行了高速铣削试验。

通过分析正交试验直观图,研究了铣削参数的变化对铣削力的影响,为合理选择铣削参数提供了可靠的依据。

高速铣削试验表明:采用小的轴向切削深度和每齿进给量及较大的径向切削深度和切削速度有利于减小铣削力。

基于概率统计和回归分析原理,建立了铣削力回归方程,并对回归方程进行了显著性检验,检验结果表明:所建立的回归方程呈高度显著检验状态,与实际情况拟合的较好。

关键词:钛合金;高速铣削;铣削力;回归方程中图分类号:TG506.1 文献标识码:AA n Experi m ent St udy onM illi n g Forces i n H igh Speed M illing Titaniu m A lloyLUO H an-b i n g ,Z HAO Jun,LI An -ha,i C U I X iao -b i n(Key Laborato r y o fH i g h E fficiency and C leanM echan icalM anufacture ofMOE ,School ofM echan ica lEn -g ineeri n g ,Shandong Un i v ersity ,Ji n an 250061,Ch i n a)Abst ract :H igh speed m illi n g experi m en ts on titan i u m a ll o y were carried ou tw ith coated ce m ented carb i d e too ls .Based on intuiti o nistic analysis of orthogonal experi m en,t the effect ofm illi n g para m eters on m illi n g forces w as researched ,wh ich m ay prov ide rea listic gu i d ance for choosi n g reasonable m illing para m eters .It is found that i n the conditi o n of s m aller ax ia l depth and feed per tooth and greater radia l depth ,by increas -i n g m illi n g speed is pr opitious to decreasi n g m illi n g forces .On the basis of Probability and Statistics and Regressi o n analyzed princi p le ,regressi o n equa ti o ns for m illi n g forces w ere estab li s hed .S i g nifican t test o f the regressi o n equations w as proceed ;the resu lts i n dica te that the equations present high ly si g nifican t state and it fits practicality w el.lK ey w ords :titaniu m a ll o y ;h i g h speed m illi n g ;m illing force ;regressi o n equation0 引言钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属。

硬质合金刀具切削钛合金Ti6Al4V界面摩擦特性研究∗范依航;郝兆朋【摘要】Titanium alloys Ti6Al4V have superior properties,such as excellent strength⁃to⁃weight ratio,high corrosion resistance and good mechanical properties. However, due to its high chemical reaction and low thermal conductivity, tool wears seriously during cutting.In order to choose resonable cutting parameters so as to reduce tool wear,the frictioncharac⁃teristic of tool⁃chip/workpiece interface in machining Ti6Al4V with carbide tools were studied under different cutting speeds.The results show that,at rather low cutting speed,there are lots of adhesion materials in the close contact area in tool wear surface.At quite high cutting speed,the adhesion materials become unstable and diffusion occurs in thetool⁃work⁃piece interface.The peeling off of unstable adhesion material leads to tool micro⁃chipping and accelerates tool wear.When employing optimum cutting speed,the oxidation reaction occurs in tool⁃workpiece interface.The oxides generated in the cut⁃ting process acts as a boundary lubrication layer,which makes the chemical wear and adhesive wear to reach equilibrium, therefore,the high⁃temperature adhesion is inhibited and tool wear is reduced.%钛合金Ti6Al4V具有高的比强度、良好的机械性能和抗蚀性，但因其化学活性大、导热系数低，切削时刀具磨损严重。

《钛合金Ti-6A1-4V修正本构模型在高速铣削中的应用研究》篇一钛合金Ti-6Al-4V修正本构模型在高速铣削中的应用研究一、引言随着制造业技术的快速发展，高速铣削已经成为加工钛合金材料，特别是钛合金Ti-6Al-4V的主要方式之一。

在此过程中，本构模型的应用起着关键的作用，它能准确预测材料在加工过程中的力学行为和变形特性。

然而，传统的本构模型在描述钛合金的高速铣削行为时，往往存在一定程度的误差和局限性。

因此，本研究旨在开发一种修正的Ti-6Al-4V本构模型，以更好地适应高速铣削过程中的材料行为。

二、钛合金Ti-6Al-4V修正本构模型的建立本部分主要介绍了修正的Ti-6Al-4V本构模型的建立过程。

首先，我们基于传统的本构模型理论框架，根据钛合金在高速铣削过程中的实验数据，进行了参数的优化和调整。

同时，我们考虑了诸如温度、应变率、晶粒大小等对材料行为的影响因素，以更全面地描述钛合金的力学行为。

三、修正本构模型在高速铣削中的应用（一）模型验证为了验证修正的Ti-6Al-4V本构模型的准确性，我们进行了大量的高速铣削实验。

通过比较实验结果和模型预测结果，我们发现修正后的本构模型能够更准确地预测钛合金在高速铣削过程中的力学行为和变形特性。

（二）优化加工参数基于修正的本构模型，我们可以更准确地预测不同加工参数对钛合金加工性能的影响。

这有助于我们选择最佳的加工参数，提高加工效率和加工质量。

例如，在一定的切削速度和进给率下，我们可以根据本构模型预测的结果，选择合适的切削深度和切削宽度，以获得最佳的加工效果。

四、结果与讨论（一）结果分析通过对比实验结果和修正本构模型的预测结果，我们发现修正后的本构模型能够更准确地描述钛合金在高速铣削过程中的力学行为和变形特性。

此外，我们还发现，在某些特定的加工条件下，如高切削速度和低进给率的情况下，修正的模型具有更高的预测精度。

（二）讨论虽然修正的Ti-6Al-4V本构模型在高速铣削中取得了良好的应用效果，但仍存在一些局限性。

1 引言目前，绿色切削主要是指干式切削和准干式切削。

干式切削的应用范围目前还比较有限，而完全湿加工又有诸多不足。

若将两者的优点相互结合，既可满足加工要求，又可将干式切削的费用降低至最低，并可取得与完全干式加工相同的效果。

将这种介于湿式切削与干式切削之间的加工技术称为准干式切削(Near Dry Machining-NDM)加工或最少切削液加工(Minimal Quantities of Lubricant-MQL)。

目前完全干式切削加工更多地用于铸铁材料的高速加工中，最近几年，欧洲几家公司用干切削高速加工灰口铸铁件取得很大成功。

但从目前的文献来看，完全干式切削应用于钛合金高速铣削中还未见先例。

准干式切削主要用于铸铁材料、钢和铝合金的加工中，对于难加工材料的准干式切削研究较少。

一些日本公司在喷氮切削技术发展中做了大量的工作，开发了直接从空气中分离氮气的氮气制气装置并与机床相配，应用结果表明，以氮气作切削介质替代切削液，最大的优点包括：(1)克服了切削液造成的环境污染问题；(2)刀具磨损比干切削大大降低；(3)加工精度高，表面粗糙度稳定；(4)减轻摩擦，降低切削负荷；(5)安全加工镁合金(镁粉遇水会发生燃、爆等安全问题)；(6)使用成本低于切削液。

现将在干铣削、氮气油雾和空气油雾介质下开展钛合金高速铣削力的试验研究，本文即探索上述条件下铣Array削力的变化规律。

2 试验方案图1 立铣刀结构图和铣削示意图刀具选用Walter硬质合金镶齿立铣刀，牌号为ZDGT150416R-K85 WMG40，未涂层，直径25mm，刀尖圆角半径r=1.6mm，两齿，见图1。

分别在干铣削、空气油雾和氮气油雾介质下开展高速铣削铁合金TC4的单因数铣削力试验研究。

3试验结果分析1.径向切深a e变化对枕削力的影响试验参数：v c=190m/min,a p=5mm,f z=0.1mm/z，分别测量a e=0.5,1,2,3,4,5mm时的铣削力，试验结果见图2。