王明海，张健，王奔，郑耀辉，刘标，董志

1沈阳航空航天大学机电工程学院；2沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室；3中航工业沈阳飞机工业集团有限公司；4空装驻沈阳地区第一军事代表室

1 引言

钛合金具有比强度高、抗高温和抗腐蚀能力强、可加工性好等优点[1]，被广泛应用于航空航天制造领域。但是，相对于其他金属，Ti6Al4V钛合金的导热系数较低且弹性模量较小，容易在钻削加工过程中出现回弹和切削振动的现象，使其成为典型的难加工材料之一。而且金属钻削涉及众多复杂过程，是高应变、高非线性的加工过程，要得到多组试验参数，仅凭传统试验，耗时耗力。

为了解决钛合金加工过程中轴向力大、突变和残余应力水平高的问题，对钛合金切削过程采用ABAQUS有限元软件进行模拟仿真分析，对比普通麻花钻和阶梯钻钻削Ti6Al4V钛合金的轴向力和应力分布；采用单一变量法研究阶梯钻的台阶角度和第一级钻头直径对轴向力和残余应力的影响规律，获得阶梯钻的最佳阶梯角角度和第一钻头直径；分析切削过程中的轴向力-时间变化曲线、应力-距离分布曲线和残余应力分布情况，为钛合金钻削工艺的优化提供理论基础[2，3]。

目前针对钛合金切削仿真的研究较多，史寅栋等[4]通过ABAQUS软件对钻削TC17钛合金时刀尖和切屑的最大应力进行有限元分析，Zhenzhong He[5]还对锯齿状切屑的产生机理进行了模拟，结果表明：切屑的锯齿状程度与刀具的切削速度和进给量成正比，与刀具的切削角度成反比。……