摘要
由于钛合金材料具有优良强度与耐热性的同时质量较轻，因此被广泛应用于航天领域。但由于钛合金导热率低，热量聚集在切削区域易导致刀具磨损加快，对已加工表面质量产生不良影响，成为了限制钛合金材料应用的因素之一。研究表明在刀屑接触区内置入微织构可以改善刀具切削性能，降低切削温度并提高刀具寿命从而得到更优良的已加工表面。因此本文将钝圆刃口与微织构这两种介观几何特征引入球头铣刀中并以此为切入点，展开钛合金铣削工件表面完整性研究，分析球头铣刀后刀面置入微织构方式与刀具刃口钝化参数对工件表面完整性影响规律，研究内容如下: 首先，针对刀工接触区域二维切削模型进行刀具刃口与后刀面对加工表面的作用分析，推导加工过程中刀工接触区域;搭建有限元仿真模型，设计刀具介观几何特征参数范围，通过正交模拟实验分析后刀面置入微织构对工件表面温度影响规律;基于激光打标机进行刀具后刀面微织构制备，利用钝化设备加工不同参数的钝圆刃口半径，为后续介观几何特征铣削钛合金工件表面完整性研究提供参考。 其次，研究工件表面完整性评价标准，选取表面粗糙度、残余应力、显微硬度及变质层作为评价指标，搭建钛合金铣削试验平台并对铣削工件表面进行检测，分析刀具介观几何特征对钛合金表面残留高度影响规律、揭示残余应力的产生机理，分析加工表面显微硬度变化规律、基于位错理论探究表面变质层的形成因素，为后续工件表面完整性优化奠定基础。 最后，以工件表面完整性作为评价指标，建立关于介观几何特征参数的多元回归模型;借助粒子群算法对该模型进行多目标优化，得到介观几何特征的优化结果。本文研究内容为改善钛合金加工技术、实现高效高质量加工提供新的方向。
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