高速铣削铝合金7055铣削力和铣削温度的仿真研究.pdf

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1、RESEARCH学术论文高速铣削铝合金7055铣削力和铣削温度的仿真研究木田荣鑫，姚倡锋，武导侠(西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室，西安710072)【摘要】采用有限元分析软件AdvantEdge模拟了航空铝合金7055高速铣削过程，获得了单个刀齿高速加工中铣削力变化曲线，预测了不同切削时间下工件及刀具上的温度分布，获得了刀具前刀面和后刀面的温度分布曲线；建立了高速铣削参数对铝合金7055铣削力和铣削温度的影响曲线，可辅助优化切削加工参数，有助于减小切削过程中刀具的磨损，改善刀具切削状态，提高刀具

2、使用寿命。关键词：铝合金7055；高速铣削；有限元仿真；铣削力；铣削温度SimulationResearchonMillingForceandTemperatureofAluminumAlloy7055UnderHigh-SpeedMillingTIANRongxin，YAOChangfeng，WUDaoxia(KeyLaboratoryofContemporaryDesignandIntegratedManufacturingTechnology,MinistryofEducation，NorthwesternP

3、olytechnicalUniversity，Xi’all710072，China)lABSTRACT】FiniteelementanalysissoftwareAdvantEdgeisusedtosimulatethehi【gllspeedmillingprocessofavia-tionaluminumalloy7055，andmillingforcechangecurvesinthehighspeedmachiningareobtainedforthesingleblade．Thetemperaturedis

4、tributionsontheworkpieceandtoolarepredictedunderdifferentcuttingtime，andthetemperaturedistributioncurvesofrakefaceandflankfaceareinvestigated．TheeffectcalvesofmillingparametersOilthemillingforceandmillingtemperatureareestablishedforoptimizingmachiningparameter

5、sthatcouldreducethecuttingtoolwearandprolongtheservicelifeofcuttingtools．Keywords：Aluminumalloy7055；High-speedmilling；Finiteelementsimulation；Millingforce；MillingtemperatureDOI：10．16080／j．issnl671—833x．2016．06．067高强度铝合金由于其密度低、比强度高、耐磨性好、加工性能好以及焊接性能良好等特点，被广泛应用于航

6、空航天等领域【l】。但是铝合金材质较软，加工易产生热变形，容易粘刀，形成积屑瘤；线膨胀系数大，装夹和加工时容易引起变形，影响尺寸精度。使用铝合金制造飞机蒙皮、翼梁、隔框、长桁和起落架时，加工量非常大，而且许多精密部件需减小结构上的加工变形，铝合金大型壁板的加工变形问题已成为制约航空业高速发展的一大问题。而加工变形主要是由切削过程中的切削力和切削温度引起的，所以研究切削过程中的切削力和切削温度很有必要。国内外学者对铝合金高速铣削过程中的铣削力和铣削温度进行了大量的试验研究[2-4]o然而，随着数值分析方法的发展及其在

7、制造业中应用的推广，Ng等【5】运用有限元分析方法研究了刀具磨损对工件的温度和剪应力分布的影响。由Strenkowski等[61提出的正交切+基金项目：国家自然科学基金项目f51375393)。削的欧拉有限元模型可以对工件、切屑和刀具的温度进行预测。Xie等Pl通过ABAQUS有限元软件研究了连续切屑的形成过程，进行热量传导分析后，获得了稳定切削状态下的温度分布。成群林等隅1对7050一T745铝合金的高速铣削过程进行了有限元模拟，发现切削力和切削温度的仿真数据和试验数据具有很好的一致性。此外，一些学者通过切削过程

8、的三维仿真研究【9‘1伽来解决二维仿真精度较低的问题。赵云峰等川采用有限元分析软件AdvantEdge对铝合金A12024铣削加工过程中铣削力变化和切削温度的分布情况进行了研究，通过模拟获得了三向铣削力的变化曲线及工件和刀具上的温度分布规律，并进行了试验验证，发现仿真分析获得结果与试验结果吻合良好。成群林等【121结合立铣加工的实际情况，建立了面向立铣加工的