[01343988]难加工材料超精密切削过程耦合映射及仿生模型研究

难加工材料广泛应用于航空航天、汽车和模具等行业,具有加工效率低,切削温度高、刀具易磨损,零件表面质量及尺寸精度难以保证等缺点。采用高速切削加工这些材料时,会遇到各种各样的加工问题。能否实现难加工材料的高速加工直接关系到我国制造业的整体技术水平。 项目结合了超精密切削技术、有限元技术及仿生理论等多学科知识。首先基于超精密加工过程的CAE分析,获得刀具与工件的接触界面的温度场、应力场分布规律,建立超精密切削实验建立刀具寿命预测的耦合映射模型[包括温度场、应力场与刀具磨损区域的关联模型,温度场、应力场耦合映射加载模型及刀具网格删除自适应模型等]。通过模型研究持续切削温度场、应力场下刀具磨损的进展过程,从而预测刀具寿命。在此基础之上,建立刀具磨损与表面形貌的关联模型,融合数值模拟结果、超精密切削实验及仿生强化理论建立刀具仿生微纳结构模型[包括微纳结构的形态、分布位置、几何参数等],在保障切削精度的同时延长刀具寿命。本项目的成功实施将为难加工材料超精密加工技术水平的提高奠定坚实的基础。 本项目旨在建立难加工材料（主要针对钛合金材料）超精密切削过程刀具磨损（主要针对Diamond刀具和CBN刀具）的耦合映射及仿生关联模型,为超精密加工精度保障、刀具寿命提高及工艺参数优化提供理论基础和技术支持。主要研究目标： 1)建立难加工材料刀具仿生结构有限元模型 2)超精密加工过程的数值模拟研究包括：（i）切屑形成机理;（ii）不同刀具结构的影响;（iii）切削力及切削温度分布。 3)通过数值模拟获得刀具温度场和应力场分布,分析易磨损部位,并通过切削试验,验证有限元模型及结合有限元模型研究加工过程中切屑形态、切削力、切削温度等物理量,进而优化刀具仿生结构及参数。