钛合金毛刺生成机理及尺寸规律研究

发布时间：2020-06-27 11:50

【摘要】：钛合金具有高比强度、耐腐蚀、良好的生物兼容性等优点,在航空工业及生物医疗等诸多领域具有广泛的应用。由于钛合金存在比热容小、导热性差等缺点,因此在加工过程容易发生刀具磨损、粘刀等问题,极易在工件各加工表面产生毛刺,是公认的难加工材料之一。因此研究钛合金毛刺生成机理,减小钛合金加工过程中的毛刺,具有重要的意义和实际价值。基于此,本文以钛合金中的典型代表Ti6Al4V合金为研究对象,开展了以下研究:(1)对毛刺生成过程进行了系统深入的理论分析。首先研究了金属切削过程中材料的流动行为,并深入阐释了铣削加工的原理,其次,考虑刀具前角的影响,分析了铣削加工中瞬时铣削层厚度的变化情况,最后,基于弹塑性力学理论并结合功能守恒原理,推导了金属切削毛刺尺寸模型。(2)Ti6Al4V合金车削毛刺生成机理及尺寸变化规律研究。在Deform 2D中建立了Ti6Al4V合金二维直角车削毛刺模型,并从三个方面进行了系统深入的研究。从应变率的角度,分析了Ti6Al4V合金车削毛刺生成过程;从切削力的角度,探究了Ti6Al4V合金车削毛刺生成过程中刀具切削力的变化规律;从温度场的角度,研究了Ti6Al4V合金车削毛刺生成过程中刀具温度场变化情况。在此基础上,系统分析了背吃刀量、刀具前角及主切削刃刃口半径对车削毛刺尺寸的影响。(3)Ti6Al4V合金直槽铣削毛刺生成机理研究。在二维直角车削毛刺研究基础上,利用Deform 3D中建立了Ti6Al4V合金直槽铣削三维毛刺模型。从毛刺整体分布状态、温度场分布规律及刀具铣削力变化趋势三个层面,多角度分析了Ti6Al4V合金直槽铣削毛刺生成过程。(4)Ti6Al4V合金铣削毛刺尺寸规律及铣刀螺旋角对毛刺尺寸的影响研究。进行了Ti6Al4V合金直槽铣削实验,系统分析了背吃刀量、主轴转速及进给速度对铣削毛刺尺寸的影响。通过仿真与模型对比,验证了模型的准确性,并在此基础上研究了不同铣刀螺旋角对铣削毛刺的影响,得到了使不同表面毛刺尺寸最小的螺旋角或螺旋角范围。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG146.23
【图文】：

毛刺分类体系

图 1.1 L.K.Gillespie 的毛刺分类体系Fig. 1.1 The classification system of L.K.Gillespie岩田[8]等人进行了铝合金的正交切削实验，采用 SE的切削条件下存在三种不同形态的毛刺：正毛刺,负剪切区形成裂纹并且被撕裂而形成；残留毛刺,部在工件边缘而形成。1987 年，日本中山雄一[9]教削刃和毛刺流出方式不同，将毛刺进行了双变量分切削刃和副切削刃；变量二为毛刺的流出方向，分别方向。这样变量一和二组合，共八种不同的毛刺，urichJ C[4]认为若工件棱边悬挂于材料之外的长度超来，在系统总结了前人研究的不足之后，中国的王削运动和刀具切削刃为参考的毛刺分类体系。如图工件的相对运动中产生的，因此，按照这种分类方刺、进给方向毛刺以及两侧方向毛刺。此分类方法

毛刺分类体系,毛刺,毛刺尺寸

图 1.2 王贵成毛刺分类体系Fig. 1.2 The classification system of Wang Guicheng好的定义毛刺，研究人员对毛刺有了新的描述方式，即对外图所示，根据 WeinertK[17-18]及 AurichJC[4]等人的研究，毛描述：毛刺的宽度 wb，即毛刺左侧与右侧的距离；高度面的最大距离；根部厚度 tb，即毛刺根部的最大尺寸。此方法用来描述毛刺尺寸的方法，图 1.3 为毛刺尺寸定义。

【参考文献】