Ti6Al4V鈦合金切削性能模擬及響應面分析

陳舜青，董小偉

(上海應用技術大學機械工程學院，上海 201418)

0 前言

Ti6Al4V鈦合金由于其耐高溫、耐腐蝕、比強度高的特點被廣泛使用于航天航空、船舶制造等工業領域。與此同時，鈦合金化學活性大、導熱系數小、難加工的缺點也成為影響鈦合金加工的主要因素，進而使得它對加工刀具和加工環境的要求較為嚴格。因此，通過選擇合適的PCD刀具參數來降低切削力、切削溫度、減少刀具磨損進而提高鈦合金加工效率是丞需解決的問題。

王永鑫和張昌明通過單因素鉆削試驗研究了各加工參數對軸向力的影響，并采用響應面優化試驗得出了鈦合金鉆削加工的最優加工參數組合。李寶棟等建立二維切削仿真模型以及二次響應面模型，研究了切削參數對切削溫度的影響。張建飛等利用AdvantEdge切削仿真軟件建立三維仿真模型，研究了刀具幾何參數對切削力的影響，并建立一階響應面數學模型實現對切削力的預測。響應面優化法是通過試驗數值，針對多個因素來擬合響應面解決線性或非線性數據處理的相關問題，具有試驗次數少但結果準確性高的特性。

本文作者基于ABAQUS模擬仿真軟件建立切削仿真模型進行PCD刀具精車加工Ti6Al4V鈦合金仿真分析，得到不同PCD刀具參數下的切削力和刀尖溫度，并通過響應面分析建立刀具參數(前角、后角、鈍圓半徑)的切削力和刀尖溫度二次響應面數學模型，分析刀具參數對切削力和刀尖溫度的影響，獲取最優刀具參數組合，降低刀具磨損的同時提高了鈦合金加工效率。……