钛合金航空结构件切削加工研究

【类型】学位论文

【作者】秋晨 

【关键词】 钛合金 航空结构件 切削加工 刀具磨损 参数优化 刀具选择

【摘要】由于密度小、比强度高以及耐高温和耐腐蚀性能好，因此从20世纪50年代开始，钛合金在航空结构件的制造领域得到了广泛的应用。然而由于钛合金导热系数低、比热小、弹性模量低、化学活性很高等力学及化学特性，再加上航空整体框式结构件结构复杂、去除量大等特点，导致了钛合金航空结构件切削加工中刀具磨损严重、加工效率低等加工特点。为了提高钛合金航空结构件的切削过程中加工效率和刀具耐用度，本文围绕钛合金切削加工特点和航空结构件的结构特性，以一种典型钛合金Ti6Al4V为研究对象，运用有限元仿真技术和切削实验验证相结合的方法，进行了以下三个方面的研究：1)钛合金难加工原因以及刀具磨损的机理利用有限元仿真技术对切削过程中切削力、刀具Mises应力以及刀具温度进行了分析，结合仿真结果，从热学和力学两方面综合分析了钛合金难加工的原因。刀具磨损机理方面，通过有限元仿真分析和切削实验相结合的方法，研究了不同切削线速度下，刀具磨损的机理。2)钛合金航空结构件的变进给铣削加工方法通过对比铣削过程和车削过程的不同，发现了铣削过程中切削层厚度的特点。基于此提出了基于最大切削层厚度变进给铣削加工方法，并结合航空结构件的结构特性，分析了该方法的优点。最后利用有限元仿真分和切削实验相结合的方法，验证了变进给铣削加工的优点和可行性。3)钛合金切削加工刀具的选择利用有限元仿真分析，研究了铣刀片三维复杂槽型的不同和铣刀刀具直径的不同对切削过程中切削力、刀具Mises应力和刀具温度影响，从而得出了钛合金切削加工中铣刀片槽型和铣刀刀具直径的选择准则，并用切削实验进行了验证。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】西安交通大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】赵万华

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