鈦合金高速銑削力的有限元分析

山西中北大學機械與動力工程學院　倪雪婷　沈興全　曹衛衛　張繼明　李忠秋

鈦合金高速銑削力的有限元分析

山西中北大學機械與動力工程學院倪雪婷沈興全曹衛衛張繼明李忠秋

將鈦合金Ti6Al4V高速銑削加工過程簡化為二維切削有限元模型，運用ABAQUS分析得到了加工參數及刀具幾何參數對銑削力的影響。由結果得出：刀具轉速與進給量從600rpm，10mm/s變化到 2400rpm，40mm/s時對最大切向力與最大切深抗力的影響較為顯著；刀具前角在 5～ 15°范圍內的增大有利于銑削力的降低。

鈦合金；銑削力；有限元

1引言

鈦合金具有強度高、抗高溫能力強、耐磨性好、綜合力學性能好等特性，因而應用領域較為廣泛，但同時鈦合金又具有導熱系數低、彈性模量小、比強度高、抗腐蝕性能好等特點，屬于難加工材料［1-2］。銑削力是加工過程中重要的物理量，銑削力對銑削機理、刀具、機床、夾具的設計、銑削用量的確定、刀具的幾何參數優化等的研究都有很重要的意義。［3-4］

運用ABAQUS建立簡化的二維切削有限元模型對鈦合金Ti6Al4V的銑削加工過程進行模擬研究，得到轉速、進給量、刀具前角參數對銑削力的影響規律。

2模擬過程分析

可以將銑削的三維切削轉化為二維切削建立模型，計算刀具的等效前角和等效后角，能更加準確地實現銑削過程的預測。

模擬過程分為3個階段：（1）起始階段：施加載荷及約束，約束底面自由度，給刀具施加初始切削速度；（2）切削階段：刀具對工件進行切削，擠壓產生塑性變形并產生大量的熱。……