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硬质合金刀具切削钛合金力——热特性及刀具磨损机理研究

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摘要

1 绪论

1.1 论文选题背景与意义

1.2 钛合金切削技术研究现状

1.2.1 钛合金性质及其切削特点

1.2.2 切削变形机理研究现状

1.2.3 切削力研究现状

1.2.4 切削温度研究现状

1.2.5 刀具磨损研究现状

1.2.6 有限元仿真研究现状

1.3 研究内容

2 硬质合金刀具切削钛合金切削变形试验研究

2.1 引言

2.2 切屑的分类

2.2.1 带状切屑

2.2.2 节状切屑

2.2.3 单元切屑

2.2.4 崩碎切屑

2.3 钛合金切削变形机理研究

2.3.1 剪应变随温度变化的速率

2.3.2 突变滑移标准

2.4 切削参数对切削变形的影响

2.4.1 硬质合金刀具车削钛合金试验

2.4.2 切削速度对切削变形的影响

2.4.3 进给量对切削变形的影响

2.5 切削参数对切削变形的理论分析

2.6 本章小结

3 硬质合金刀具切削钛合金力-热特性研究

3.1 引言

3.2 钛合金的切削力与切削温度的试验研究

3.2.1 试验设备与条件

3.2.2 切削力与切削温度试验研究

3.3 切削应力仿真研究

3.3.1 不同刀具刃口半径作用下切削应力仿真

3.3.2 倒棱刃口作用下切削应力仿真

3.4 切削温度仿真研究

3.4.1 不同刀具刃口半径作用下切削温度仿真

3.4.2 倒棱刃口作用下切削温度仿真

3.5 本章小结

4 硬质合金刀具切削钛合金刀具磨损机理研究

4.1 引言

4.2 刀具磨损试验

4.2.1 试验方案

4.2.2 试验结果与分析

4.3 刀具寿命和vc-T关系式

4.3.1 干切时刀具寿命

4.3.2 乳化液冷却时刀具寿命

4.4 刀具失效机理研究

4.4.1 刀具破损机理

4.4.2 刀具磨损机理

4.4 本章小结

5 结论与展望

参考文献

致谢

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摘要

钛合金Ti6Al4V因具有耐热、耐腐蚀等优良特性,已广泛应用于汽车工业、航空制造业等领域。但其强度高、导热系数小、弹性模量小、切削加工性差,刀具磨损严重,在切削过程中切削变形复杂。研究切削钛合金的力-热特性及刀具磨损机理,对提高产品质量、互换性及生产率,均具有重要的理论意义和广阔的应用价值。
  本文通过理论分析和切削试验研究了钛合金切削变形机理,得到了切削温度对剪切应变的影响和规律,给出了发生滑移突变的理论条件,并分析了切削参数对切削变形的影响规律。通过钛合金切削试验与有限元仿真分析,得到了切削过程中切削用量对切削力及切削温度的影响规律,并建立了泰勒公式;研究了不同切削刃情况对切削应力与切削温度分布的影响规律,并分析了引起切削温度分布变化的主要原因。
  通过切削试验及相关仪器设备的应用,分析了刀具的磨损形态与磨损机理。在切削速度较低时,刀具表面易形成不稳定粘结物,它的形成与脱落易造成刀具的崩刃破损;基于刀具磨损试验,建立了硬质合金YG8刀具车削TC4的vc-T关系式;根据扫描电镜观察与能谱分析,得出硬质合金刀具的主要磨损机理是粘结磨损与扩散磨损。

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