小尺寸轮盘榫槽拉刀结构参数优化设计研究

摘要

以拉削成形加工GH4720Li高温合金涡轮盘纵树型榫槽用ASP2015材质拉刀为研究对象,研究了刀具结构参数对拉削力、刃口应力分布等的影响规律及优化方法。以拉刀三维几何模型、GH4720Li合金的室温拉伸力学性能、热物性参数和实际拉削工况为输入参数,建立了拉削的热-力耦合有限元仿真模型,通过拉削实验所测的拉削力与仿真值对比,验证了模型的有效性。模拟了多种刀具结构参数下的拉削力变化规律,结果表明:拉削力对刃口钝圆半径、前角、齿升量和拉削速度影响较大,刀具后角对拉削力影响较小,但后角过小会降低已加工零件的表面质量。综合考虑拉削效率和拉刀的刀齿强度,以降低拉削力为目的,对纵树型榫槽拉刀进行结构仿真优化和验证,得到最优参数组合为:刃口钝圆半径0.02mm,刀具前角18°,齿升量0.02mm,刀具后角3°,拉削速度2m/min,使拉削力有效降低了34%以上。