机械工程学报 ›› 2026, Vol. 62 ›› Issue (9): 394-407.doi: 10.3901/JME.260431
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王晓铭1, 刘纪新2, 杨敏1, 刘明政1, 张彦彬1, 李本凯1, 吴会军3, 徐英杰4, 别清峰5, 殷显鑫5, 侯亚丽1, 李长河1,6
WANG Xiaoming1, LIU Jixin2, YANG Min1, LIU Mingzheng1, ZHANG Yanbin1, LI Benkai1, WU Huijun3, XU Yingjie4, BIE Qingfeng5, YIN Xianxin5, HOU Yali1, LI Changhe1,6
摘要: 钛合金是飞机主体结构及发动机部件中不可或缺的关键金属材料。在钛合金零件的机械制造流程中,切削是典型的加工手段。然而,连续车削时刀具与工件界面的润滑剂有效浸润不足和切削力过大导致刀具严重磨损,是其加工的主要瓶颈。超声赋能仿生织构刀具微量润滑车削工艺有望解决钛合金切削过程刀具磨损难题。然而,新工艺的材料去除机理及其力学行为尚不明确。基于此,建立了超声赋能仿生微织构刀具纳米流体微量润滑车削加工材料去除力学模型,阐明了超声参数的瞬时切削厚度、瞬时切削速度、瞬时剪切角及瞬时刀具切屑接触状态的材料去除特征,构建了多工况的切削力预测技术路线,分析了输入参数与切削速度对切削力的影响规律。在干切削、纳米流体微量润滑(NMQL)、仿生织构刀具纳米流体微量润滑(T-NMQL)和超声赋能仿生织构刀具纳米流体微量润滑(UVT-NMQL)四种实验条件下,钛合金Ti-6Al-4V材料单位面积材料去除的切削力分别为2 504.18 N/mm2、2 255.85 N/mm2、2 074.71 N/mm2和803.67 N/mm2。在UVT-NMQL工况下,预测模型与实验结果表现出一致的变化趋势,当切削速度增加时,切削力增大,模型平均偏差为7.46%。基于材料去除机制所建立的超声赋能仿生织构刀具微量润滑车削力预测模型,可为工业界与学术界提供理论指导与技术支持。
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