高速切削TC4有限元数值模拟研究

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Finite element simulation of lli speed cutting TC4GUO Lei ，W U Hongbing2(1.Taiyuan University of Science and Technology，Taiyuan 030000，China；2.Ningbo Institute ofTechnology，Zhejiang University，Ningbo 315100，China)Abstract The formation process of saw-tooth chip when cutting titanium alloy(TC4)at high speed was studied with finiteelement sofiware.With Adiabatic Shear Band(ABS)criterion，the problem of saw-tooth chip formation was efectively solved。

The influence of cutting depth and cuting speed on cutting process was simulated.The simulation results show that the formationof saw-tooth chip is related to ABS。

Key words saw-tooth chip；high speed cutting；ABS；TC4钛合金具有很高的强度及抗疲劳特性，作为轻质结构而被广泛应用在航空业。但钛合金由于具有很高的加工回弹性以及很差的热传导性，容易引起刀具的磨损，造成难以被切削加工。随着钛合金的广泛应用，国内外学者对钛合金的加工性进行了大量研究。传统的单纯依靠人工试验的方法既费时又费力，随着计算机技术，特别是有限元理论的发展，仿真技术已成为工程分析技术的首选工具。国内外很多学者把有限元分析方法引入切削领域，极大促进了切削仿真技术的发展。

Komanduri最早系统研究了正交切削钛合金时的切屑变形机理，并提出著名的锯齿状切屑的突变剪切失稳理论。1wata 建立-个刚塑性有限元模型，模拟了切屑的厚度以及切屑的卷曲。Obikawa和Baker口 ]采用几何分离准则，并在预先定义分离线的情况下，仿真出连续锯齿状切屑。上述研究有的以单-变量为研究对象，有的采用与实际加工有较大差距的几何分离准则，对实际加工没有借鉴意义。以TC4的切削过程为研究对象，采用与实际加工过程相近的物理分离准则，更好地得到了材料弹塑性流动趋势。仿真结果的提出忽略了刀具与工件之间温度场的影响。

1 锯齿状切屑形成的理论研究切削过程中锯齿状切屑的出现不仅会导致切削过程中切削力的高频波动，而