由于鈦合金具有比強(qiáng)度高、熱強(qiáng)度好、耐腐化、資源充裕等一系列長處，因此在航空、航天等財(cái)產(chǎn)局部中的應(yīng)用越來越廣泛，用于制作飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)中的重要構(gòu)件。在發(fā)動(dòng)機(jī)方面，用于制造壓氣機(jī)盤、壓氣機(jī)葉片、機(jī)匣和燃燒室外殼等緊張零件；在飛行器布局中用于制造翼梁、隔框和接洽等緊張構(gòu)件。特別在鈦合金團(tuán)體框架和大型團(tuán)體壁板制造進(jìn)程中，加工量相當(dāng)大，并且許多薄壁部位務(wù)必征服布局上的加工變形，亟需辦理鈦合金團(tuán)體框架和大型團(tuán)體壁板的加工效果和加工質(zhì)量標(biāo)題。實(shí)踐證實(shí)，高速銑切是如今可以或許高效可靠地辦理這一標(biāo)題標(biāo)最經(jīng)濟(jì)的加工伎倆。因此，有須要切磋與鈦合金高速銑削外貌完好性相干的根本表面。

　　1 質(zhì)料特性

　　鈦合金TC4質(zhì)料的構(gòu)成為Ti-6Al-4V，屬于(a+b)型鈦合金，具有精良的綜協(xié)力學(xué)機(jī)器性能。

　　比強(qiáng)度大。 TC4的強(qiáng)度sb=1,012MPa，密度g=4.4×103，比強(qiáng)度sb/g=23.5，而合金鋼的比強(qiáng)度sb/g小于18。

　　鈦合金熱導(dǎo)率低。 鈦合金的熱導(dǎo)率為鐵的1/5、鋁的1/10，TC4的熱導(dǎo)率l=7.955W/m·K。

　　鈦合金的彈性模量較低。 TC4的彈性模量E=110GPa，約為鋼的1/2，故鈦合金加工時(shí)容易產(chǎn)生變形。

　　試驗(yàn)條件

　　試件尺寸：420×200×24mm。

　　銑床：X5040立式銑床。

　　刀具：Y330硬質(zhì)合金螺旋立銑刀，4齒。

　　銑削方法：順銑，周銑。

　　銑削參數(shù)：

　　ap=10mm，ae=0.2mm，Vf=100mm/min，n=500r/min(老例銑削參數(shù))；

　　ap=10mm，ae=0.2mm，Vf=500mm/min，n=2,500r/min(高速銑削)。

　　銑削外貌完好性的檢測(cè)

　　銑削外貌下晶粒歪扭層深度檢測(cè)

　　最終對(duì)差別銑削參數(shù)下的試件取樣，從筆直于銑削外貌的恣意的一個(gè)側(cè)面研磨與拋光，然后對(duì)其拋光外貌腐化，便可在金相顯微鏡下查看到銑削外貌下晶粒歪扭程度。當(dāng)選用A參數(shù)時(shí)，鈦合金質(zhì)料加工時(shí)表層下會(huì)產(chǎn)生較顯然的晶粒扭曲表象，晶粒歪扭層深度達(dá)7μm；而選用B參數(shù)時(shí)，晶粒歪扭不顯然，晶粒歪扭層深度不到1μm。這證明高速銑削對(duì)鈦合金晶粒扭曲變形極小，是辦理鈦合金團(tuán)體薄壁布局件加工變形的抱負(fù)加工要領(lǐng)，也是得到少或無變質(zhì)層外貌的可靠伎倆。

　　銑削外貌渣滓應(yīng)力及其散布

　　鈦合金質(zhì)料對(duì)應(yīng)力狀態(tài)非常敏捷，特別是加工外貌的渣滓應(yīng)力及其散布狀態(tài)對(duì)構(gòu)件是否能剛正利用好壞常緊張的。已加工外貌的渣滓應(yīng)力有渣滓拉應(yīng)力與渣滓壓應(yīng)力之別，渣滓拉應(yīng)力會(huì)低落零件的疲倦強(qiáng)度和利用壽命，而渣滓壓應(yīng)力偶然卻能進(jìn)步零件的疲倦強(qiáng)度和利用壽命。加工外貌各局部渣滓應(yīng)力的散布不勻稱，也會(huì)使工件產(chǎn)生變形，影響工件的外形和尺寸精度。因此，急迫必要明白和切磋鈦合金TC4質(zhì)料高速銑削外貌渣滓應(yīng)力及其散布。

　　圖1 低速銑削外貌層渣滓應(yīng)力的散布

　　圖2 高速銑削外貌層渣滓應(yīng)力的散布

　　用X射線法丈量鈦合金銑削外貌的渣滓應(yīng)力。低速銑削外貌層渣滓應(yīng)力及其散布見圖1；高速銑削外貌層渣滓應(yīng)力及其散布見圖2。從圖中可以看出，低速銑削時(shí)，外貌渣滓壓應(yīng)力較大，并且沿表層內(nèi)的拉應(yīng)力散布梯度也較大，如許引起質(zhì)料加工后的變形就很大，并且零件在利用中因應(yīng)力的衰減會(huì)產(chǎn)生更大的變形，造成零件不克平常利用。對(duì)付高速銑削外貌，外貌渣滓應(yīng)力相對(duì)要小，并且外貌內(nèi)應(yīng)力散布的梯度小，零件利用時(shí)應(yīng)力變化遲鈍，所引起的零件變形也小得多。由此證明，高速加工技能是薄壁布局件高效加工的可靠伎倆。

　　銑削硬化層的檢測(cè)

　　銑削選用A參數(shù)時(shí)，在干切削條件下，銑削外貌硬化層的散布深度與顯微硬度的干系如表1所示；銑削用B參數(shù)時(shí)，在干切削條件下，銑削外貌硬化層的散布深度與顯微硬度的干系如表2所示。

　　表1，2證明，鈦合金質(zhì)料高速銑削比低速銑削外貌的顯微硬度低得多，與圖1，2的結(jié)果符合合，闡明高速銑削外貌上的晶粒產(chǎn)生污蔑變形較小，冷作硬化程度也很小，并且冷作硬化層的深度很淺。議決硬化層深度的測(cè)試證實(shí)了鈦合金TC4質(zhì)料在常用銑削速率下加工的不剛正性。為了進(jìn)步cnc機(jī)床的利用率及改進(jìn)鈦合金加工外貌的質(zhì)量，應(yīng)選用更高速率的加工，尤其對(duì)鈦合金大型團(tuán)體壁板和團(tuán)體框架，高速銑削技能具有其他加工要領(lǐng)無法相比的優(yōu)秀性。

　　表1 低速銑削外貌硬化層散布深度與顯微硬度的干系

深度	0	2.5	5	7.5	10	12.5	15	17.5
顯微硬度	383	365	350	342	330	312	312	312

　　表2 高速銑削外貌硬化層散布深度與顯微硬度的干系

深度	0	1	1.5	2	3	4
顯微硬度	340	320	312	312	312	312

　　銑削外貌粗糙度的檢測(cè)

　　利用GJD-5E型外貌粗糙度儀對(duì)差別銑削速率下的加工外貌舉行測(cè)試，銑削選用A參數(shù)時(shí)的外貌粗糙度為Ra6.4μm，而當(dāng)銑削選用B參數(shù)時(shí)，外貌粗糙度為Ra0.8μm。顯然，高速比低速銑削下的外貌粗糙度值要低許多。

　　3 完成語

　　議決對(duì)鈦合金高速銑削外貌完好性的切磋可得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

　　高速銑削加工技能對(duì)付進(jìn)步鈦合金加工效果和改進(jìn)外貌加工質(zhì)量好壞常有效的。

　　采取高速銑削要領(lǐng)，相對(duì)常用銑削速率可使加工效果進(jìn)步5倍，并使外貌粗糙度值大幅度低落。

　　采取高速銑削要領(lǐng)加工鈦合金質(zhì)料，外貌形成的渣滓壓應(yīng)力比常用銑削速率的低，且表層下所形成的渣滓應(yīng)力梯度小，應(yīng)力散布更剛正。特別是最大拉應(yīng)力要小得多，在拉應(yīng)力區(qū)應(yīng)力變化平緩，因此布局件受力后，應(yīng)力弱減也會(huì)較安穩(wěn)，構(gòu)件產(chǎn)生的變形就小，這對(duì)零件的承載和利用都是有利的。

　　采取高速銑削加工鈦合金TC4，表層金屬在形成已加工外貌的進(jìn)程中，產(chǎn)生的塑性變形小，晶粒的歪扭程度小，因而位于極薄的表層中冷作硬化猛烈，構(gòu)造的顯微硬度也較高，而沿外貌稍向深處延伸，硬化程度會(huì)顯然減小。

　　采取高速銑削要領(lǐng)加工鈦合金，可以直接得到磨削加工要領(lǐng)所能到達(dá)的外貌質(zhì)量，即低應(yīng)力、低外貌粗糙度值和較小的冷作硬化層深度。