摘要: 钛合金作为典型的难加工材料，具有加工工艺性能较差、切削加工困难、易造成刀具磨损、切削温度高等切削特点，传统的钻孔方式难以满足其工艺需求，螺旋铣孔技术在难加工材料制孔加工方面具有一定优势。目前螺旋铣孔多采用专用铣刀，专用铣刀存在制造... 展开 钛合金作为典型的难加工材料，具有加工工艺性能较差、切削加工困难、易造成刀具磨损、切削温度高等切削特点，传统的钻孔方式难以满足其工艺需求，螺旋铣孔技术在难加工材料制孔加工方面具有一定优势。目前螺旋铣孔多采用专用铣刀，专用铣刀存在制造困难、成本较高等问题，球头铣刀不仅可以满足轴向进给条件，而且其“S”形切削刃有利于散热和排除切屑，更适用于螺旋铣孔加工。本文针对球头铣刀应用于螺旋铣孔加工技术进行系统研究，为进一步优化螺旋铣孔工艺提供参考。 首先基于螺旋铣孔运动学，建立球头铣刀几何模型，通过离散切削刃微元和建立坐标系进行坐标矩阵变换，计算得到球头铣刀螺旋铣孔的刀具运动轨迹方程及径向切削厚度。运用切削几何对立铣刀及球头铣刀螺旋铣孔过程进行完整分析，根据特征时刻分析,计算并讨论切削刃微元的切削力，对比二者在螺旋铣孔过程中轴向力、径向力和切削合力的变化情况。基于微元切削原理，分析球头铣刀螺旋铣孔过程中不同特征时刻工件材料的去除情况，定量计算待切削材料体积，使用UG软件对球头铣刀螺旋铣孔过程建立运动学仿真模型，通过刀具的运动学仿真验证了理论分析的准确性。 其次在ABAQUS软件中建立了球头铣刀螺旋铣孔的三维有限元仿真模型，对钛合金螺旋铣孔过程进行有限元仿真，获得球头铣刀螺旋铣孔加工过程的工件形貌。搭建了球头铣刀钛合金螺旋铣孔实验平台进行切削实验，分析实验结果，讨论切削力对制孔质量的影响以及切削参数对切削力的影响。 最后基于灰色关联系统理论，提出一种综合考虑加工效率和加工质量的参数优化方法，通过量化计算切削参数对优化目标的影响，以灰色关联度计算权重分配系数，对优化目标求解。根据钛合金螺旋铣正交实验数据结果，验证了提出的优化方法，对比以经验参数分配权重的方式，该方法具有更好的效果。 收起