不同介质下高速铣削钛合金时切屑的变形研究

黄砂

钛合金的切屑变形研究起始于二十世纪五十年代， 许多国外的著名学者如M.C.Shaw，N.H.Cook，O.W.Boston， M.E.Merchant， M.Field，R.Komanduri，H.Schulz 等人都做了大量的研究工作； 国内的一些高校和科研院所如西北工业大学、南京航空航天大学等也从事了相关的研究。
目前， 关于切屑变形的研究多集中在变化切削参数、刀具材料、刀具几何尺寸等方面，特别是对低速切削状态下的切屑变形规律的研究比较多。对于变化切削介质特别是采用干切削或无污染、少污染的切削介质时的切屑变形的高速切削试验研究还很少。另外，关于切削变形规律的研究，以车削居多，而高速铣削方面的研究比较少。本文重点对干铣削、空气油雾和氮气油雾介质下高速铣削钛合金时的切屑变形规律进行试验研究。

图1 试验用刀片及铣削示意图
表1 铣削参数
切削参数
参数取值
' j& r+ ~. |! r" x) I& D/ o铣削速度vc(m/min)
$ U  \3 m% m. w/ l# c7 Y( [190
250
275
300
5 ^/ h' c6 Z2 t% T轴向切深ap(mm)
! S6 V* j- F4 h; H; \1 V5
4 m9 n' B, n# ]' X/ n7
8 G' P5 m5 O4 [径向切深ae(mm)
+ y0 \2 Y1 \4 v% X1 X2 H  }1
: l) t% |) B' W* F每齿进给fz(mm/r)
0.1
$ T% ]) M4 a8 h  p刀具悬长L(mm)
46
* ], W6 `; T6 a
0 }% B  z. S, w0 Z- A7 C) Y(ap=7mm，vc=250m/min，rs=1.6mm)
图2 不同介质下的切屑状态
/ O- E& k( g; ~( i& H+ W1 F
0 Y& I1 N( }- z8 Y% a(ap(ap=5mm，rs=0mm)
$ k( U& a4 N, t" U6 C& h" l# h4 @图3 空气油雾时不同铣削速度下的切屑形态
5 c0 j' m) A* x: \
(ap=7mm，vc=300m/min，rs=1.6mm)
. g" f7 }7 J. g- ~% K$ E) p图4 不同切削介质下切屑局部正面SEM 照片

7 k9 E/ _3 S4 i2 {# ~0 |# e" n6 x(ap(ap=5mm，vc=300m/min，rs=1.6mm)
* l' r) A9 J8 H5 P图5 氮气油雾介质下切屑裂纹区的SEM照片
/ H7 J$ H* I0 [
& v6 o- d: A  q7 v6 x, j5 W(ap(ap=7mm，vc=300m/min，rs=1.6mm)
图6 不同介质下切屑的金相照片

图7 铣削速度对剪切角的影响(r=1.6)