于凤云， 吴 林， 王 贺， 涂 元

(黑龙江科技大学 机械工程学院，哈尔滨150022)

0 引 言

钛合金是一种理想的轻质结构材料，具有密度小、强度高、低温性好、抗腐蚀性强等优点［1］，因此，在航空航天、船舶、电子等行业得到了迅猛地发展，被大量应用于制造飞机等航天器材的零部件。由于钛合金同时具有切削温度高、摩擦系数大、单位面积切削应力大等特点，导致其加工性差，刀尖磨损严重，受力较大时容易弯曲变形，引起振动［2］。

在切削钛合金过程中，锯齿状切屑是其典型的特征［3］，其切屑的形态不仅影响刀具的寿命，同时降低了加工表面的质量，故研究锯齿形切屑的形成机理及工件材料与切削参数之间的关系对钛合金切削加工的发展具有重要意义。

笔者利用有限元软件AdvantEdge FEM 模拟钛合金TC4 锯齿状切屑的形成过程，探讨锯齿状切屑的形成机理以及切削参数对锯齿状切屑形态的影响，在改变刀具前角和切削速度的情况下，对钛合金TC4 进行有限元仿真，找出上述因素对切削力和切削温度的变化规律，为优化铣削钛合金TC4刀具几何参数及切削用量的合理选择提供参考依据。

1 铣削有限元模型

1.1 有限元模型的建立

AdvantEdge FEM 软件可以模拟铣削、车削和拉削等多种加工方式。文中采用AdvantEdge FEM 软件分析钛合金TC4 的切屑形态。选择2D 顺铣，工作面的高度采用默认值2 mm，铣削的长度为5 mm，从材料库中选择Ti －6Al －4V 作为工件的材料，从刀具库(Tool Material)中选择Carbide －General(硬质合金刀具)作为刀具材料。建立仿真2D 几何模型，如图1 所示。……