钛合金激光辅助微铣削相关技术基础研究

基本信息
批准号:51875136
项目类别:面上项目
资助金额:60.00
负责人:王延深
学科分类:
依托单位:哈尔滨工业大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:盖玉先,范光华,薛家岱,吴言功,金宇安,马国栋,张小成
关键词:
刀具磨损钛合金激光辅助切削切削力微铣削
结项摘要

Titanium alloys were widely used in aviation, aerospace and medical field. Yet, such kind of alloy is hard to machine using traditional machining method, which takes large cutting force and severe tool wear. Laser assisted micromilling (LAMM) of Titanium alloy can increase machinability and reduce tool wear. LAMM of Titanium is investigated in this project, and the research covers the scientific issues on thermo field analysis, cutting force variation, tool wear and residual stress in machined surface. LAMM of Titanium alloy will be carried out experimentally, through which mechanisms on cutting force variation, tool wear and residual stress will be investigated. Then, cutting force model and tool wear mechanism will be in researched theoretically. In simulation research, using FEA method, thermo field distribution induced by laser spot and the process of LAMM will be simulated. Based on above research, removal mechanisms of Titanium alloy at micro scale size under thermo-mechanical influence are investigated. Finally, residual stress is used as a key parameter for machining parameter optimization. The outcome of this project will promote further understanding in Titanium alloy, which will further improve both micromachining ability in Titanium alloy and its application in aviation, aerospace and medical field in China.

钛合金在航空、航天和医疗等领域应用广泛,然而采用传统方法进行加工时切削力过大、刀具磨损严重。对钛合金进行激光辅助微铣削可以提高其可加工性并降低刀具磨损。本项目对钛合金材料的激光辅助微铣削中的热场、切削力、刀具磨损和亚表面残余应力应变等领域中涉及的科学问题进行研究。在实验方面,研究加工过程中切削力、刀具磨损和表面残余应力的变化规律,探索引起切削力变化、刀具磨损和残余应力的机制。在理论方面,侧重切削力数学模型建立及刀具磨损机理的探讨。在仿真方面,在对钛合金微铣削加工过程及加工过程中的热场分布进行仿真的基础上,对激光辅助微铣削过程进行有限元仿真。以上述研究为基础,研究高温-机械去除耦合作用下钛合金材料微量去除机理。最后,以表面残余应力为目标进行参数优化。本项目研究成果将对我国在钛合金微加工方面的进步有较大推动作用,对提高我国钛合金微结构件的加工水平,促进在航空航天和医学方面的应用有较大意义。

项目摘要

钛合金在航空、航天和医疗等领域应用广泛,然而采用传统方法进行加工时切削力过大、刀具磨损严重。对钛合金进行激光辅助微铣削可以提高其可加工性并降低刀具磨损。.本项目对钛合金材料的激光辅助微铣削中的热场、切削力、刀具磨损和亚表面残余应力应变等领域中涉及的科学问题进行研究。在实验方面,研究加工过程中切削力、刀具磨损和表面残余应力的变化规律,探索引起切削力变化、刀具磨损和残余应力的机制。在理论方面,侧重切削力数学模型建立及刀具磨损机理的探讨。在仿真方面,在对钛合金微铣削加工过程及加工过程中的热场分布进行仿真的基础上,对激光辅助微铣削过程进行有限元仿真。以上述研究为基础,研究高温-机械去除耦合作用下钛合金材料微量去除机理。最后,以表面残余应力为目标进行参数优化。本项目研究成果将对我国在钛合金微加工方面的进步有较大推动作用,对提高我国钛合金微结构件的加工水平,促进在航空航天和医学方 面的应用有较大意义。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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