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钛合金高速铣削技术的基础研究

耿国盛  
【摘要】: 钛合金具有比强度高、耐热性和耐蚀性好等优良性能,在各工业领域特别是航空航天领域得到越来越广泛的应用。同时,钛合金的热导率低、弹性模量小、化学活性高,易导致刀具的严重磨损,是一种典型的难加工材料。由于航空工业对钛合金产品的要求越来越高,钛合金的高速切削已经受到人们的重视。本文重点研究了高速铣削钛合金时的切削力、切削温 度、刀具磨损、加工表面完整性以及零件疲劳寿命等问题。 1.高速铣削钛合金切削力的试验研究研究了铣削用量、刀具磨损以及不同的工件材料对铣削力的影响,分析了铣削力在不同坐标系中的变化规律,并对铣削力的频域特性进行了研究,探讨了铣削时高频振动和冲击对铣削力的影响。 2.高速铣削钛合金切削温度的试验研究 采用夹丝热电偶测温方法对钛合金铣削温度进行了测量,对测温原理和所测热电势信号的物理意义进行了分析,得到了切削刃经过切削弧区时的最高温度和温度变化规律。此外,研究了铣削速度、刀具磨损和其他切削条件对切削温度的影响。 3.刀具耐用度和磨损机理研究 通过切削试验对铣削用量和刀具耐用度的关系进行了研究,建立了不同刀具材料的耐用度经验公式。采用扫描电镜和能谱仪对刀具的磨损形态进行了分析,并探讨了高速铣削钛合金时的刀具磨损机理。 4.加工表面完整性研究 研究了高速铣削钛合金时加工表面的粗糙度、金相组织、加工硬化和残余应力的情况,分析了铣削用量和刀具状态对表面完整性的影响,研究结果表明高速切削在一定程度上可以改善已加工表面完整性。 5.高速铣削对钛合金试件疲劳性能影响的研究 采用疲劳对比试验,研究了铣削速度对疲劳寿命的影响规律,并对疲劳试件断口进行了分析。结果表明在一定范围内提高切削速度有利于改善零件的疲劳性能。


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