利用材料试验机和SHPB装置对ZL109进行准静态和动态冲击压缩实验,确定了ZL109铝合金的本构模型参数。采用单因素试验法,模拟刀具前角、后角和刀尖圆弧半径对切削力和刀尖温度的影响。结果表明刀尖圆弧半径对X和Y方向切削力影响最大,而前角对Z方向切削力影响最大,后角对刀尖温度的影响最大。通过正交试验法和极差分析可知,当刀具几何参数选择为前角γ0=0°,后角α0=7°,刀尖圆弧半径r=0.4mm时,PCD车刀切削ZL109铝合金时刀具的切削性能最优。

切削力是影响刀具耐用度和被加工表面质量的重要因素,其中刀具几何角度在金属切削加工过程中对切削力的大小影响很大。以汽轮机薄壁叶片为研究对象,在ABAQUS的基础上,研究金属模拟过程中的关键技术,提出薄壁叶片的铣削加工模拟模型;在此基础上对刀具几何角度进行了单因素和多因素正交模拟实验分析,建立了刀具几何参数的切削力经验模型。实验证明:切削力有限元模拟值与切削力实验测试值大体一致,所得结果基本有效。

针对灰铸铁、铸钢、铝合金、铸造黄铜、不锈钢、淬火钢和橡胶等材料，采用常用的高速钢以及YG类、YT类、YW类硬质合金刀具材料进行加工，分析了刀具角度变化情况，给出了刀具角度的变化规律，确定合理的刀具几何参数，从而延长了刀具的使用寿命，提高了工件haT质量和加工效率。