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钛合金TC4具有耐高温、耐腐蚀、比强度高、焊接性能好等特点,广泛应用于航天航空、船舶、石油、医疗器械等领域。钛合金导热率低,高温化学活性强,切削加工时热量不易扩散,刀尖点温度高,刀具磨损严重。本文采用激光加热辅助切削(Laser-Assisted-Machining,LAM)技术,提出钛合金激光加热辅助车削工艺参数优化方法,进行加热温度场分析以及LAM实验研究,主要包括:针对旋转圆柱工件上轴向平移的激光热源建立一个三维瞬态传热模型,利用COMSOL进行有限元计算,通过红外测温实验对模型进行验证。研究不同激光加热参数下,工件材料加热区域温度分布和热影响层厚度的变化规律,得到最小切削深度,同时利用量纲分析法计算得到激光加热温度的经验公式。通过将激光加热温度作为常规车削的初始温度条件,建立钛合金激光加热辅助车削有限元仿真模型,利用AdvantEdge进行有限元计算,通过主切削力对模型进行实验验证,得到加热温度在310℃~375℃之间时,相比于常规车削,LAM主切削力最多降低26.45%;进一步研究发现在优选的加热温度下,采用LAM技术可降低约18%的主切削力,减小约16%的刀具后刀面磨损,加工表面粗糙度和表面硬度分别降低约20%和5%,得到良好的加工表面质量。基于不同LAM工艺参数的实验结果,以最大加工效率和最小加工成本为优化目标,以本文优选的加热温度为边界条件,进行LAM工艺参数的多目标优化。优化结果表明,当激光功率P=803W、切削速度_Cv=75.21m/min、进给量f_C=0.151mm/r、切深a_p=0.745mm时,LAM技术有效提高钛合金的加工效率、降低加工成本,同时实验结果表明,主切削力降低18.21%、后刀面磨损降低16.54%,加工表面质量良好。