难加工材料切削机理研究的新进展

摘要： 航空发动机重要零件如机匣、压气 机风扇叶片等广泛采用钛、镍基合金等先进结构 材料.钛、镍基合金材料切削加工性较差,主要表现在材料热硬度和热强度很高,所需切 削力很大,工件、刀具容易产生较大变形;材料热扩散率低;刀具切削深度线位置缺口现 象严重,以及形成锯齿状切屑等几个方面.深入研究此类难加工材料的切削机理,对于实现薄 壁件高效精密数控加工技术至关重要.本文重点介绍了关于高硬度金属材料锯齿状切屑的 形成机制;非连续切屑形成过程的有限元数值模拟关键技术,包括自适应网格细化、切屑 与工件之间的分离准则,以及用以描述单元网格中裂纹形核与扩展的断裂准则和算法；切削 区域高温、高应变率条件下材料屈服流动行为的准确描述,系统考虑应变、应变率和温度 三者之间的相互影响作用;切削温度场、工件表层残余应力场的分布规律,以期消除残余 扭曲变形对航空工业中普遍使用的薄壁结构件加工精度的显著影响