鈦合金超聲振動(dòng)車削有限元仿真研究.pdf

1、鈦合金因其具有重量輕、比強(qiáng)度高、高低溫性能好、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn),已成為現(xiàn)代宇航、國防工業(yè)關(guān)鍵的支持材料之一。但由于鈦合金熱導(dǎo)率小、彈性模量小、化學(xué)活性高等原因引起鈦合金切削過程中切削溫度高、回彈嚴(yán)重、刀具壽命短、切削效率低等問題,導(dǎo)致鈦合金的可加工性差,屬于典型的難加工材料。超聲振動(dòng)切削是一種將一定振幅的高頻(20-50KHz)振動(dòng)施加到刀具運(yùn)動(dòng)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(shí)還可以提高弱剛度零件的形狀精度、

2、增強(qiáng)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(dòng)車削有限元仿真模型。預(yù)測了超聲振動(dòng)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(shí)驗(yàn)獲得的切削力平均值比較,驗(yàn)證了有限元模型的正確性。將超聲振動(dòng)主切削力模擬平均值與普通切削主切削力實(shí)驗(yàn)平均值比較,結(jié)果表明,采用超聲振動(dòng)輔助手段可以明顯降低切削力平均值。預(yù)測了超聲振動(dòng)車削一個(gè)周期內(nèi)工件及刀尖溫度變化規(guī)律,結(jié)果表明,刀具切入階段,工件及刀尖溫度迅速升高

3、,當(dāng)?shù)毒叩竭_(dá)運(yùn)動(dòng)軌跡最大位移時(shí),工件及刀尖溫度達(dá)到最大值,隨后進(jìn)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(dòng)切削刀具-工件接觸率,并研究了振動(dòng)頻率、振幅、切削速度對接觸率的影響。結(jié)果表明,接觸率隨超聲振動(dòng)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(dòng)切削力、切削溫度的影響。結(jié)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(dòng)頻率、振幅、切削速度對切削力及切削溫度的影響。結(jié)果