王学彬，严 亮，杨 健，肖渊海

(中国电子科技集团公司第二十一研究所，上海 200233)

0 引 言

随着装备微型化，微型电机需求量明显增加，微铣削加工开始应用于微型电机生产。微铣刀制造时受加工能力和刀具强度影响，切削刃不能做成绝对锋利，刀刃上有一定尺寸圆弧[1]。在传统铣削加工中，由于每齿进给量很大，切削刃圆弧对铣削影响可以忽略不计。而在微铣削时每齿进给量很小，切削刃圆弧的存在使得微铣削产生临界厚度现象[2]。武文毅搭建了刀具磨损监测系统，并研究了切削三要素及切削时间对微铣刀磨损量的影响[3]。

本文通过对临界厚度现象进行仿真，研究临界厚度下铣削区域温度分布。并设计临界厚度下铣削实验，总结临界厚度现象对刀具磨损的影响。

1 建立有限元仿真模型

1.1 材料和模型设置

刀具材料为硬质合金，材料参数如表1所示，工件材料为钛合金TC4，材料参数如表2所示。

表1 刀具材料参数

表2 工件材料参数

仿真中材料模型选择Johnson-Cook模型，其表达式为式(1)[4]，该模型适用于表达应力、应变、温度和材料物理特性之间的关系。

(1)

1.2 建立有限元仿真模型

使用ABAQUS软件建立二维车削模型和二维铣削模型，如图1所示。

(a) 二维车削模型

2 临界厚度现象仿真

2.1 临界厚度几何模型介绍

使用不同规格的微铣刀，临界厚度数值不同。研究表明，临界厚度与刀具切削刃圆弧有关[5]，临界厚度几何模型如图2所示。根据A点受力，推导出临界厚度公式，见式(2)。

图2 临界厚度几何模型