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　　氮气介质下铣削钛合金时的刀具磨损研究 满忠雷,何 宁,武 凯李 亮,姜澄宇 摘 要:通过大量的试验,对氮气介质下铣削钛合金时的刀具寿命和磨损特征进了分析和研究,从而得出了在氮气介质下铣削钛合金比干铣削具有明显优势的结论,探讨了氮气介质下铣削钛合金时的刀具磨损机理。 关 键 词:钛合金;刀具寿命;磨损;氮气;干铣削 在飞机制造中,钛合金用以制造翼梁、隔框和接头等重要承力构件;在发动机制造中,用以制造压气机叶片、压气机盘、机匣和燃料室外壳等重要零件。但钛合金属于难加工材料,切削加工性较差,限制了它的进一步推广和使用。为了提高钛合金...

　　氮气介质下铣削钛合金时的刀具磨损研究 满忠雷,何 宁,武 凯李 亮,姜澄宇 摘 要:通过大量的试验,对氮气介质下铣削钛合金时的刀具寿命和磨损特征进了分析和研究,从而得出了在氮气介质下铣削钛合金比干铣削具有明显优势的结论,探讨了氮气介质下铣削钛合金时的刀具磨损机理。 关 键 词:钛合金;刀具寿命;磨损;氮气;干铣削 在飞机制造中,钛合金用以制造翼梁、隔框和接头等重要承力构件;在发动机制造中,用以制造压气机叶片、压气机盘、机匣和燃料室外壳等重要零件。但钛合金属于难加工材料,切削加工性较差,限制了它的进一步推广和使用。为了提高钛合金的切削加工效率和切削质量,除了工业生产中迫切需要改善其切削加工性外,还要对钛合金的切削工艺、切削过程中的各种现象等进行深入细致的研究。众所周知,钛合金切削加工中的一个突出的问题是刀具耐用度低,容易出现缺口、崩刃、剥落等现象。近年来,我们通过大量的试验,对氮气介质下铣削和干铣削钛合金 TC4 时的刀具寿命和磨损特征进行了分析和研究。 1 材料的切削性能 钛合金 TC4 的组成为 Ti-6AL-4V,属于(a+)型钛合金,其切削性能表现为: (1)切屑与前刀面接触面积小,刀尖应力大。与 45 钢 相比,钛合金的切削力虽然只有其 2/3~4/3,可是钛合金切屑与前刀面的接触面积却更小,只有 45 钢的 1/2~2/3,所以刀具切削刃承受的应力反而更大,是 45 钢的1.3~1.5 倍,刀尖或切削刃容易磨损甚至损伤。 (2)热传导率低。钛合金的导热系数分别是铁和铝的 1/4 和 1/16,刀具与切屑的接触长度短,使得切削热积聚于切削刃附近的小面积内而不易散发,容易造成刀具磨损加快。 (3)化学活性高。钛合金高温时化学活性很高,能与空气中的氢、氧和水蒸气等成分起化学反应,容易在钛合金表面生成硬化层,其结果降低了工件塑性且使切屑与前刀面的接触长度减少,进一步加速了刀具磨损。 (4)摩擦系数大。在相同条件下,钛合金材料与普通碳钢相比其摩擦系数大,切屑流经前刀面时所作的摩擦功大,导致摩擦界面温度更高,刀具易于磨损。 (5)弹性模量小。钛的弹性模量为 1078 MPa,约为钢的 1/2。由于钛合金弹性模量小、曲强比大,使得工件的已加工表面在切削过程中极易产生回弹,容易造成刀具的后刀面磨损加剧和工件变形。 2 试验条件及结果分析 2.1 试验条件 (1)机床:瑞士 MIKRON 公司生产的 UCP710 五坐标加工中心。 (2)工件材料:钛合金 TC4。 (3)刀具:M2AL 高速钢立铣刀,直径 12 mm,3 齿。 (4)铣削方式:顺铣,周铣。 (5)铣削参数:ap=6 mm,ae=1 mm,fz=0.08 mm/z, v=30,40,50,60 m/min。 (6)铣削介质:空气,氮气。

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