超声振动铣削加工Ti6Al4V的表面残余应力研究-论文.pdf

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1、制造技术／工艺装备现代制造工程(ModernManufacturingEngineering)2014年第9期超声振动铣削加工Ti6AI4V的表面残余应力研究王明海，李世永，郑耀辉，李晓鹏，邵晨峰(1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110136；2潍柴动力股份有限公司新产品研制中心，潍坊261061)摘要：建立了包含振动铣削、移除铣刀、载荷释放及降温等多个分析步的超声振动铣削三维有限元模型，对铣削表面的残余应力进行了仿真。通过有限元计算，得到了不同振动参数和铣削用量条件下加工表面的残余应力大小与分布情况

2、，并根据振动切削表面残余应力的影响机制对仿真结果进行了分析。研究结果表明，对工件施加超声振动后，切削表面残余拉应力值明显减小；振动参数和铣削速度对残余应力的影响较大，而进给量对残余应力的影响较小，并通过相关实验验证了有限元仿真结果的正确性。关键词：振动铣削；残余应力；三维有限元；振动参数中图分类号：TG506．5文献标志码：A文章编号：1671—3133(2014)09-_008l_-05StudyonsurfaceresidualstressofultrasonicvibrationmillingTi6AI4VWangMing

3、hai，LiShiyong，ZhengYaohui，LiXiaopeng，ShaoChenfeng(1KeyLaboratoryofFundamentalScienceforNationalDefenseofAeronauticalDigitalManufacturingProcess，ShenyangAerospaceUniversity，Shenyang110136，China；2Pre—productionCenter，WeichaiPowerCo．Ltd．，Weifang261061，Shandong，China)Abs

4、tract：Thethree—dimensionalfiniteelementmodelincludingvibrationmilling，removingcutter，releasingloadandcoolingstepswasestablished，andresidualstressesonthemachinedsurfaceweresimulated．Bymeansoffiniteelementcalculations，sire-ulationresultsofresidualstressesonthemachineds

5、urfacewereobtainedwhenvariousvibrationparametersandmillingparame—terswereused，andtheseresultswereanalyzed．Researchshowsthatresidualtensilestressesonthemachinedsurfaceinuhrason—icvibrationmillingismuchsmallerthantraditionalmilling’S，besides，vibrationparametersandmilli

6、ngspeedhavegreatinflu—eneeontheresidualstress，butfeedratehaslittleeffectontheresidualstress．Finally，correspondingexperimentswerecarriedout，andthevalidityofthefiniteelementsimulationwasproved．Keywords：vibrationmilling；residualstress；three—dimensionalfiniteelement；vibr

7、ationparameters拟了切削加工过程，并对切削表面的残余应力进行了0引言计算J。陈建岭等人通过x射线衍射技术测量了加金属切削加工时由于切削力与切削热的存在，往工表面在进给方向和铣削方向的残余应力，研究了铣往导致加工面出现不均匀塑性变形，从而产生残余应削参数对残余应力的影响规律J。吴红兵等人改进力。残余应力的性质与大小严重影响着零件的疲劳了正交切削有限元模型，建立了更接近实际切削过程强度和抗腐蚀性能，尤其对于承受周期载荷的零件，的三维斜角切削有限元模型，对不同切削速度和不同表层的残余拉应力会加速疲劳裂纹的萌生扩展，大大背

8、吃刀量时加工表面的残余应力进行了数值模拟j。降低了零件的疲劳强度。为此，国内外学者对残余应超声振动切削是一种在切削加工中给刀具(或工力进行了相关研究。Liu等人通过车削轴承钢的试件)施加超声频振动从而形成脉冲切削的方法。文献验，研究了刀具几何角度与刀具磨损对表面