微织构刀具切削性能及减摩效果的仿真分析

作者：刘伟; 刘顺; 梁桂强; 袁厚才

来源：表面技术, 2022, 51(02): 338-346.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.02.034

• 微织构
• 有限元仿真
• 钛合金
• 背向力
• 切削温度
• 减摩特性

目的 研究3种不同类型微织构在钛合金（TC4）切削过程中对刀具切削性能的影响。方法 基于有限元分析软件，在硬质合金刀具的前刀面上设计半圆凹型微织构、半圆凸型微织构以及梯形槽微织构3种不同类型的微织构，通过改变微织构直径或宽度、微织构间距和微织构覆盖长度，研究微织构刀具对背向力、切削温度以及摩擦力的影响。结果 对背向力而言，半圆凹型微织构刀具、半圆凸型微织构刀具、梯型槽微织构刀具在最佳微织构参数下可分别降低14.0%、13.9%、18.6%；但半圆凸型微织构直径大于8μm时，背向力超过了无织构刀具。对切削温度而言，3种微织构刀具在最佳微织构参数下可分别降低5.9%、10.7%、9.6%。对刀具所受摩擦力而言，3种微织构刀具在最佳微织构参数下可分别降低23.0%、27.7%、21.9%。结论 合理的表面微织构能够改善刀具的切削性能。梯型槽微织构刀具降低背向力效果最佳；半圆凸型微织构刀具降温和减摩效果最佳。刀具切削性能随微织构直径和微织构间距的增加呈先减小后增大的趋势，且存在最优的微织构参数。在刀-屑接触长度范围内，微织构覆盖长度越长，减摩效果越好。

• 单位
  湖南科技大学; 湖南领航科创教育科技有限公司