题目：基于刀具磨损微特征分析的失效机理研究

钛合金高速切削加工时刀具严重磨损，可靠性低，影响产品加工生产效率，对刀具失效机理进行分析，可延长刀具耐用度、提升可靠性。本文针对典型钛合金TB6，围绕刀具磨损机理、切削仿真、刀具可靠性设计等问题展开研究，具体内容如下：

本文从高速钛合金铣削试验出发，通过设计实验确定铣刀主要结构参数等因素对刀具寿命作用。在优化刀具几何结构后，在不同切削速度下对硬质合金刀具进行切削试验，通过对磨损和破损微观组织观察，分析切削过程中刀具后刀面、切削刃在不同阶段的刀具磨损和破损形貌，揭示刀具磨损形式和失效机理，发现刀具失效受破损、磨损和冲击疲劳的综合影响，通过对失效机理分别分析，研究铣刀磨损率和破损寿命方程。

对刀具切削机理和切削模型进行研究，研究切削过程中切削力、摩擦力和工件材料流动应力等主要因素对切削过程的影响，为切削仿真奠定基础，并对原有刀具寿命单一磨损机理预测模型提出改进，建立多种失效机理下的寿命预测模型。

对铣削过程进行有限元仿真，研究铣削区应力场和温度场对刀具失效作用，对切削力和切削热的变化规律进行研究，对硬质合金涂层刀具切削过程中的危险点进行分析，发现在切削刃处温度和应力都较大，提取切削刃处的应力变化曲线，为刀具可靠性设计做准备。

对刀具切削过程中的疲劳破损进行研究，分析刀具材料强度与刀具内部应力之间的关系，建立刀具疲劳失效判据，通过仿真得到的应力分布和疲劳试验得到疲劳极限分布，研究疲劳性能对刀具可靠性的影响，利用应力—强度干涉模型进行计算和分析；并对刀具寿命分布进行研究，利用单侧容限系数法进行小样本量下刀具安全寿命的计算。