整体CBN刀具车削钛合金TC4仿真实验

　　随着经济和生产的发展，钛合金的强抗腐蚀能力、比强度高和抗氧化性等优良性能，广泛应用于化工、医疗、航天等领域。但是，钛合金本身具有导热系数小、弹性模量低、高温化学活性大和摩擦系数大等特性，因此，钛合金属于典型的难加工材料，特别是其粗加工，由于钛合金毛坯在冲压、热轧、锻造等成型过程中，易于空气中的氧、氮、氢发生作用，形成富氧、富氮等硬化层，使钛合金毛坯强度增加、塑性下降，使得钛合金的粗加工比精加工更为困难，加工效率低。针对上述现象本文重点研究了在准高速、大切深实验条件下粗车钛合金TC4的切削力、表面粗糙度、刀具磨损形态和刀具的磨损量等问题。

　　实验使用了DEFORM-3D有限元软件，对整体CBN刀具车削钛合金TC4进行了三维运动仿真，采用单因素实验法模拟分析CBN刀具车削钛合金TC4时切削速度、背吃刀量和进给量对切削力和切削温度的影响。仿真结果表明：对切削力影响最大的是背吃刀量，其次是进给量，切削速度影响的最弱。切削温度方面，切削速度对其影响最大，背吃刀量最小。 实验研究了不同切削参数对粗车钛合金TC4切削力、表面粗糙度和刀具磨损宽度的影响。对比研究了涂层硬质合金刀具与整体CBN刀具切削钛合金TC4的磨损形态。硬质合金刀具在车削钛合金TC4时，前刀面和后刀面主要以均匀磨损为主，并且随着切削时间的增长，前刀面和后刀面的破损逐渐增加。使用整体CBN刀具车削钛合金TC4时，前刀面的损坏形态主要是月牙洼，后刀面的损坏形态主要是沟槽磨损，以及少量的剥落和崩刃现象。通过改变切削速度、背吃刀量和进给量研究对CBN刀具后刀面磨损量的影响。

　　实验结果表明：对刀具后刀面磨损量影响最大的是背吃刀量，其次是切削速度，影响最小的是进给量。