掌握切削力預測與刀具磨損優化方法 學習熱-力耦合分析流程，提升仿真精度

隨著我國航空航天等技術密集型產業飛速發展，各種超耐熱、耐磨損、耐腐蝕合金等難切削材料的精密制造需求日益突出。高溫合金如 GH4169 及鈦合金作為航空航天領域關鍵結構材料，其加工過程面臨切削溫度高、刀具磨損快、表面質量控制難等共性問題。GH4169 鎳基高溫合金和鈦合金均屬于典型難加工材料。工程實踐表明，零部件疲勞破壞多起源于表面或近表面區域，加工表面完整性已成為評價制造質量的核心指標。

以鈦合金、高溫合金為代表的關鍵結構材料，因其高強度、高硬度及優良的耐高溫性能，在航空航天、能源裝備等領域不可或缺，但其加工過程中普遍存在切削力大、刀具磨損快、表面質量難以控制等問題，傳統試錯法已無法滿足現代制造對效率與精度的雙重需求。 有限元仿真技術作為連接理論分析與實際生產的橋梁，通過建立材料本構模型、刀具-工件接觸模型及熱力耦合模型，能夠在虛擬環境中精確模擬切削過程的動態行為。

公司為軍工、刀具企業、高校及科研院所提供切削仿真工業軟件、機加工藝優化、機加工藝信息化建設、切削仿真課程開發、高端人才培養、切削仿真科研平臺搭建等一體化解決方案 領航CuttingSim是一款國產切削仿真專用軟件，以軍工和刀具企業的材料和結構優化實際需求及傳統機加工藝仿真為基礎模塊，對航空材料的加工過程進行仿真分析，內含百余種材料參數及上萬種刀工模型的切削仿真核心數據庫，同時對工件變形、刀具磨損等具體應用場景進行仿真再現

在生產復雜零部件時，由于缺乏精準的加工參數指導，可能需要多次調整刀具路徑和切削參數，這不僅導致加工周期延長，還容易造成材料浪費，增加生產成本。 而切削仿真技術的出現，為解決這些問題提供了有效途徑。通過建立精確的切削過程模型，切削仿真技術能夠在計算機虛擬環境中模擬實際切削加工過程，提前預測切削力、切削溫度、刀具磨損等關鍵參數，進而為優化加工工藝提供科學依據。

針對干切削中熱磨損導致刀具壽命降低的問題，本研究提出一種具有熱障功能的微疊層陶瓷刀具設計方法。通過建立表征單位厚度熱障性能的評估系數 Yheat 和 Ytemp，量化每單位厚度下切削溫度和熱通量的變化，創新性地實現了熱障性能的定量化評估。該設計將微納復合熱障表面層與韌性金屬增韌基體層耦合，使刀具兼具良好力學性能和熱障功能。