鈦合金因其比強(qiáng)度高、耐腐蝕性好、耐高溫等優(yōu)異的綜合性能,在航空航天、石油化工、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。然而,鈦合金具有彈性模量小、導(dǎo)熱系數(shù)低、高溫化學(xué)活性高的特點(diǎn),使其成為一種典型的難加工材料。目前,在鈦合金的切削加工中常用的刀具材料主要有硬質(zhì)合金、聚晶金剛石、聚晶立方氮化硼等,其中硬質(zhì)合金因其綜合性價(jià)比最高而受到最廣泛的使用。然而,在加工鈦合金時(shí)硬質(zhì)合金刀具容易發(fā)生嚴(yán)重的磨損現(xiàn)象,這不僅會對切削效率、工件的加工尺寸精度和表面質(zhì)量造成影響,更直接關(guān)系到了生產(chǎn)成本。因此,研究硬質(zhì)合金刀具加工鈦合金時(shí)的刀具磨損問題對實(shí)際生產(chǎn)具有重要的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。本文針對一種重要的航空鈦合金Ti6Al4V的切削過程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和仿真研究。對切削過程中的熱力耦合問題進(jìn)行了理論分析,建立了Ti6Al4V直角切削時(shí)刀具前刀面與后刀面的熱力耦合計(jì)算模型;使用兩種常見的涂層硬質(zhì)合金刀具SP4019和NL300在高、中、低速下對Ti6Al4V進(jìn)行切削,發(fā)現(xiàn)切削速度對刀具磨損的影響非常大,高速切削時(shí)刀具的磨損非常劇烈且容易在較短時(shí)間內(nèi)失效;對兩種涂層刀具進(jìn)行了掃描電鏡分析和能譜分析,得出實(shí)驗(yàn)中刀具的磨損機(jī)理為... 

【文章來源】：昆明理工大學(xué)云南省

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 鈦合金材料性能與加工特點(diǎn)
        1.2.1 鈦合金的材料性能
        1.2.2 鈦合金的加工特點(diǎn)
        1.2.3 鈦合金切削加工使用的刀具材料
    1.3 刀具磨損的研究現(xiàn)狀與存在問題
        1.3.1 刀具磨損的實(shí)驗(yàn)研究現(xiàn)狀
        1.3.2 刀具磨損的仿真研究現(xiàn)狀
        1.3.3 存在的問題
    1.4 研究的目的與意義
    1.5 本文的主要研究內(nèi)容
第二章 Ti6Al4V切削過程熱力耦合理論基礎(chǔ)
    2.1 切屑變形與受力分析
        2.1.1 切削層金屬的變形過程和變形區(qū)的劃分
        2.1.2 已加工表面的形成與切屑的受力
    2.2 切屑的速度分析
    2.3 切削過程中的熱量產(chǎn)生與分配
    2.4 切削過程中的傳熱分析
    2.5 Ti6Al4V直角切削前刀面熱力耦合分析
        2.5.1 剪切帶熱源引起的溫升
        2.5.2 摩擦熱源引起的溫升
        2.5.3 Ti6Al4V直角切削前刀面熱力耦合模型的計(jì)算方法
    2.6 Ti6Al4V直角切削后刀面熱力耦合分析
    2.7 本章小結(jié)
第三章 Ti6Al4V切削實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析
    3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
        3.1.1 實(shí)驗(yàn)機(jī)床與測量設(shè)備
        3.1.2 工件材料與刀具材料
    3.2 實(shí)驗(yàn)方案與步驟
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)方案
        3.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟
    3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
        3.3.1 切屑形貌分析
        3.3.2 實(shí)驗(yàn)刀具的磨損形貌分析
        3.3.3 刀具磨損對切削力的影響
        3.3.4 切削速度對刀具磨損的影響
        3.3.5 刀具涂層對刀具磨損的影響
    3.4 本章小結(jié)
第四章 Ti6Al4V高速切削刀具磨損機(jī)理研究
    4.1 刀具的磨損與破損
        4.1.1 刀具磨損形態(tài)
        4.1.2 刀具的破損
    4.2 刀具磨損過程與磨鈍標(biāo)準(zhǔn)
        4.2.1 刀具的磨損過程
        4.2.2 刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)
    4.3 常見的刀具磨損機(jī)理與磨損模型
        4.3.1 刀具磨損機(jī)理
        4.3.2 刀具磨損模型
    4.4 實(shí)驗(yàn)刀具的磨損形式與磨損機(jī)理分析
        4.4.1 實(shí)驗(yàn)刀具的磨損形式
        4.4.2 高速切削Ti6Al4V刀具的磨損機(jī)理
        4.4.3 刀具磨損模型的建立
    4.5 本章小結(jié)
第五章 Ti6Al4V高速切削刀具磨損仿真分析
    5.1 有限元仿真軟件的選擇
    5.2 Advant Edge軟件介紹
    5.3 切削仿真建模過程
        5.3.1 幾何模型
        5.3.2 本構(gòu)模型
        5.3.3 切屑分離準(zhǔn)則
        5.3.4 刀具-切屑接觸摩擦模型
        5.3.5 刀具磨損模型設(shè)定
    5.4 有限元仿真結(jié)果分析
        5.4.1 切削力和刀具峰值溫度的變化
        5.4.2 刀具的磨損過程
        5.4.3 刀具磨損與切屑形態(tài)的交互影響
    5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄A （碩士期間所獲科研成果）


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]硬質(zhì)合金切槽車刀性能分析[J]. 王仁偉,邵芳,何玲.  工具技術(shù). 2017(04)
[2]PCBN刀具磨損對切削過程影響的有限元仿真研究[J]. 張佳奕.  工具技術(shù). 2017(01)
[3]Ti6Al4V車削加工時(shí)硬質(zhì)合金刀具磨損的數(shù)值模擬[J]. 王仁偉,何玲,邵芳,羅金剛.  機(jī)床與液壓. 2016(17)
[4]切削加工過程有限元仿真研究的最新進(jìn)展[J]. 岳彩旭,蔡春彬,黃翠,劉二亮.  系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào). 2016(04)
[5]鈦合金銑削加工刀具磨損有限元預(yù)測分析[J]. 孫玉晶,孫杰,李劍峰.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2016(05)
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[7]硬質(zhì)合金刀具切削Ti6Al4V的磨損機(jī)理及特征[J]. 姜增輝,王琳琳,石莉,吳月穎.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2014(01)
[8]鈦合金TC4高速切削刀具磨損的有限元仿真[J]. 陳燕,楊樹寶,傅玉燦,徐九華,蘇宏華.  航空學(xué)報(bào). 2013(09)
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博士論文
[1]基于熱—力—微觀組織耦合的鈦合金銑削刀具失效機(jī)理研究[D]. 王福增.山東大學(xué) 2016
[2]高效切削鈦合金Ti6Al4V刀具磨損特性及切削性能研究[D]. 范依航.哈爾濱理工大學(xué) 2011
[3]硬質(zhì)合金刀具與Ti-6Al-4V鈦合金的化學(xué)性能匹配研究[D]. 李友生.山東大學(xué) 2010
[4]鈦合金Ti6Al4V高效切削刀具摩擦磨損特性及刀具壽命研究[D]. 王曉琴.山東大學(xué) 2009

碩士論文
[1]鈦合金銑削過程中刀具磨損及殘余應(yīng)力研究[D]. 丁寶洋.大連理工大學(xué) 2018
[2]高速切削Ti6Al4V硬質(zhì)合金刀具磨損預(yù)測研究[D]. 王洋.安徽工業(yè)大學(xué) 2016
[3]微細(xì)銑削刀具磨損的聲發(fā)射特征研究[D]. 嚴(yán)浩.南京航空航天大學(xué) 2016
[4]高速切削鈦合金刀具磨損仿真的研究[D]. 張富君.沈陽理工大學(xué) 2016
[5]鈦合金TC4銑削加工刀具磨損的有限元研究[D]. 吳遠(yuǎn)晨.山東大學(xué) 2014
[6]高速銑削鈦合金Ti6Al4V的刀具磨損研究[D]. 牟濤.山東大學(xué) 2009



本文編號：3157134