数控高速车削TC4温度仿真研究.pdf

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1、机械设计与制造第7期12OMachineryDesign&Manufacture2015年7月数控高速车削TC4温度仿真研究许光彬．一，韩江(1．合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽合肥230009；2．阜阳职业技术学院工程科技学院，安徽阜阳236016)摘要：由于高速切削钛合金TC4在高应变率响应的作用下，改善了其切削加工性能，从而提高了钛合金零件的加工质量。但是高速切削TC4时切削区温度很高，可达到800oC以上，刀具容易失效，严重影响工件的加工精度和表面加工质量、刀具使用寿命。利用De~rm一

2、3D仿真并分析了切削用量对切削温度的影响及切削区刀具、工件温度场分布规律。仿真与理论分析结果与有关的实验结论具有一致性，证明该仿真软件的可靠性。该研究结论对刀具设计、切削参数的合理选择有重要意义。关键词：TC4；切削温度；仿真中图分类号：TH16；TH164文献标识码：A文章编号：1001—3997(2015)07—0120—04CNCHighSpeedTurningTC4TemperatureSimulationResearchXUGuang-bin，HANJiang(1．SchoolofMech

3、anicalandAutomotiveEngineering，HefeiUniversityofTechnology，AnhuiHefei230009，China；2．FacuhyofTechnologyScience，FuyangVocationalandTechnicalCollege，AnhuiFuyang236016，China)Abstract：DuetothehighspeedcuttingoftitaniumalloyTC4inundertheactionofhighstrainrat

4、eresponse，itimprovesthemachiningpe矿0删e，SOOStoimprovethemachiningqualityoftitaniumalloyparts．Butthetemperatureofcuttingzoneisveryhigh，whenhigh-speedcuttingTC4mayachieveabove800％，thetooliseasytofailure，seriouslyaffectsthemachiningaccuracyandsurfacequalit

5、yofworkpiece，andcuttingtoollife．UsesDeform一3Dsimulationandanalyzestheinfluenceofcuttingparameterofcuttingtemperatureandcuttingtool，andworkpiecetemperaturefielddistribution．Simulationandtheoretwalanalysisresultsandtherelatedexperimentalresultsareconsist

6、ent，provingthereliabilityofthesimulationsoftware．Theresearchconclusionoftooldesign，andthereasonablechoiceofcuttingparametersisimpoaont．KeyWords：TC4；CuttingTemperature；Simulation力、温度场分布与变化情况，评估刀具的磨损情况等，能够获得实1引言验不易获得极具价值的信息。钛合金TC4材料的成分为Ti6A14V，是典型的+B钛合金，

7、因其密度小、无磁性、热强度高、比强度高、抗腐蚀性好等优良2有限元模型的建立特性，在航空航天、汽车、生物化工、医疗、体育等领域应用广泛_l1。2．1材料模型目前普遍认为在切削加工钛合金时，当切削速度大于60m／min即在DEFORM软件中，进人塑性应变后选取材料的本构方程为为高速切削。高速切削TC4时切削区温度很高，可达到800~C切削加工中最常用的流动应力Johnson-Cook模型，卜_C模型适用以上，刀具容易失效，是典型的难加工材料。因此，分析研究高速于描述金属材料从低应变率到高应变率下的动态行

8、为，其形式为：切削TC4时切削用量对切削温度的影响及切削区温度场分布规f．＼fmm]律对刀具设计与选用、切削参数的合理选择有重要意义。目前，用(A柏【l+GI“器)J)于测量金属切削温度的常用方法难以获得准确的温度值，而有限式中：A、B、C、n、，—材料特性常数，可以通过切削实验获得；厂元仿真软件能够揭示实验难以获得的物理规律，为深入研究切削金属材料的熔点；一室温，一般取200％：；8—应变率；机理提供基础。Deform一3D是某公司的有限元工艺分析软件。该(柏)一流