钛合金Ti6A14V铣削有限元仿真分析.pdfVIP

学兔兔 l 匐 化 钛合金Ti6A14V铣削有限元仿真分析 Finite elem entanalysisofm illing titanium alloyTi6AI4V 王明海，王京刚，郑耀辉，李世永，高 蕾 WANG Ming—hai，VVANG Jing—gang，ZHENG Yao—hui，LIShi—yong，GAO Lei (沈阳航空航天大学 航空制造工艺数字化国防重点学科实验室，沈阳 11O136) 摘 要 ：切削温度不仅影响着刀具的磨损和使用寿命，而且对工件的加工精度和表面加工质量也有着重 要的影响。为此采用有限元法建立了更接近实际的铣刀结构模型及三维铣削模型，成功模拟 出了钛合金Ti6AI4V铣削切屑的形成过程，得到了铣削过程的温度分布云图。分析了铣削过程 中刀具和工件切削温度的分布，刀尖最高温度随切削用量的变化规律 ，并对不同切削用量下 的切削力进行了分析。最后通过试验验证了该建模方法的可行性及准确性 ，为钛合金切削加 工提供了理论数据预测和验证。 关键词：钛合金 ；铣削；切屑；切削温度；有限元 中图分类号：THI6 文献标识码 ：A 文章编号：1009-0134(2013)11(下)一0042—04 Ooi：10．3969／J．issn．1009-0134．2013．11(下)．13 0 引言 屑 的形成过程 ，铣削温度及切削力进行了仿真分 钛合金材料 以比强度高、耐高温、耐腐蚀等 析 ，仿真值与试验值基本一致 ，对实际铣削加工 优异特性 ，在航空和航天等领域得到了广泛应 具有一定的指导意义。 用，但 由于化学活性大、导热系数小等特点致使 1有限元模型的建立 钛合金的切削加工性较差、切削温度较高。在切 在进行有限元仿真时，铣刀结构建模对仿真 削加工过程 中，切屑的形成及切削温度的高低均 结果的准确性具有至关重要的影响作用，为此建 对刀具的使用寿命和工件的表面加工质量有着重 立了更接近实际的铣刀结构模型以及三维铣削模 要的影响” 。 型。由于钛合金 的铣削伴随着大的变形及应变 ， 国内外学者对钛合金切削加工过程 中的切屑 在加工过程 中涉及高温、高应变速率耦合 的大变 及温度分布情况进行着积极的研究。GuangChenH 形和断裂 ，为此在进行网格划分时，刀具和工件 等基于延性破坏模型研究了在不同切削条件下高 均采用了8节点六面体显示热应力耦合线性减缩积 速切削钛合金Ti一6A1—4V切屑的形态。AnhaiLi等 分单元C3D8RT。约束条件：对工件底面及XOZ面 对高速干式铣削钛合金Ti一6A1—4V切屑的形态进行 约束包括移动和旋转所有 自由度，对刀具添加沿x 了研究。S．B．Yangt6~等对置氢条件下车削钛合金的 方向的移动约束和沿z轴方 向的旋转约束。定义完 切屑形成过程及温度变化情况进行了研究。Fang 成的铣削模型如图1所示 。 Shao 等采用有限元对切削钛合金过程的温度进 行了预测，并通过试验验证了其预测方法的正确 性 。陈明瞪等人对高速铣削过程中工件 内部及其与 刀具接触面的温度进行了研究。 但 以上分析为了建模 的简单性和分析的高效 ■ 性 ，在进行铣削有