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钛合金高速铣削刀具失效及加工表面质量实验研究

罗汉兵  
【摘要】:钛合金具有比强度高、耐热性和耐蚀性好等许多优异的物理、力学性能,在各工业领域特别是航空航天领域得到日益广泛的应用。然而,钛合金的热导系数低、弹性模量小、化学活性高且加工过程中刀-屑接触面积小,易导致刀具磨损严重、加工表面质量变差,是一种典型的难加工材料。本文以钛合金Ti6A14V高速铣削为研究内容,系统研究了高速铣削钛合金时的切削力、切削温度、刀具磨损和刀具寿命及加工表面完整性等问题。 采用涂层硬质合金可转位立铣刀对钛合金TC4进行了高速铣削实验,研究了铣削力随切削参数的变化规律,采用回归分析法建立了铣削力的经验公式,对揭示高速切削过程的切削变形机理、改善工件加工表面质量和提高刀具寿命等具有重要的理论和实际价值。 采用红外热像仪测温法获取切削温度实验数据,分析了切削参数及刀具后刀面磨损状态对切削温度的影响规律。通过刀具磨损实验以及SEM观察分析,研究了钛合金高速铣削加工刀具磨损的形态和机理;建立了刀具寿命的经验模型,为刀具寿命预报和切削工艺优化提供支持。 从表面粗糙度、已加工表面残余应力和金相组织变化等方面研究了高速铣削钛合金TC4时加工表面完整性,分析了铣削用量对表面完整性的影响规律。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,对改善工件质量及提高加工效率具有十分重要的意义。


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