鈦合金超聲振動車削有限元仿真研究.pdf

1、鈦合金因其具有重量輕、比強度高、高低溫性能好、耐腐蝕等優(yōu)點,已成為現(xiàn)代宇航、國防工業(yè)關鍵的支持材料之一。但由于鈦合金熱導率小、彈性模量小、化學活性高等原因引起鈦合金切削過程中切削溫度高、回彈嚴重、刀具壽命短、切削效率低等問題,導致鈦合金的可加工性差,屬于典型的難加工材料。超聲振動切削是一種將一定振幅的高頻(20-50KHz)振動施加到刀具運動過程中的加工方法,與傳統(tǒng)切削相比它能夠降低切削力、切削溫度,同時還可以提高弱剛度零件的形狀精度、

2、增強工藝系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及降低刀具磨損等。采用ALE方法建立了鈦合金超聲振動車削有限元仿真模型。預測了超聲振動車削過程中切削力變化規(guī)律,并將模擬獲得的切削力平均值與相同條件實驗獲得的切削力平均值比較,驗證了有限元模型的正確性。將超聲振動主切削力模擬平均值與普通切削主切削力實驗平均值比較,結果表明,采用超聲振動輔助手段可以明顯降低切削力平均值。預測了超聲振動車削一個周期內工件及刀尖溫度變化規(guī)律,結果表明,刀具切入階段,工件及刀尖溫度迅速升高

3、,當?shù)毒叩竭_運動軌跡最大位移時,工件及刀尖溫度達到最大值,隨后進入分離階段,工件及刀尖溫度迅速降低。定義了單向超聲振動切削刀具-工件接觸率,并研究了振動頻率、振幅、切削速度對接觸率的影響。結果表明,接觸率隨超聲振動頻率及振幅的增大而減小,隨切削速度增大而增大。研究了接觸率對超聲振動切削力、切削溫度的影響。結果表明,切削力及切削溫度隨接觸率的減小而減小?；诘毒?工件接觸率,分析了超聲振動頻率、振幅、切削速度對切削力及切削溫度的影響。結果