高速铣削钛合金Ti6A4V铣削力试验研究_罗汉兵
《钛合金Ti-6A1-4V修正本构模型在高速铣削中的应用研究》范文
《钛合金Ti-6A1-4V修正本构模型在高速铣削中的应用研究》篇一钛合金Ti-6Al-4V修正本构模型在高速铣削中的应用研究一、引言随着现代工业技术的飞速发展，钛合金Ti-6Al-4V因其独特的物理和机械性能，被广泛应用于航空、医疗、生物工程等各个领域。
在高速铣削加工中，钛合金的加工性能和材料行为对加工效率和产品质量有着重要影响。
因此，对钛合金的修正本构模型进行研究，对提高高速铣削的精度和效率具有重要意义。
本文将重点探讨钛合金Ti-6Al-4V的修正本构模型在高速铣削中的应用研究。
二、钛合金Ti-6Al-4V的特性与修正本构模型钛合金Ti-6Al-4V是一种轻质高强度的金属材料，具有优良的耐腐蚀性和生物相容性。
然而，由于其特殊的物理和机械性能，在高速铣削过程中，钛合金的加工行为和材料变形行为具有复杂性。
因此，建立准确的修正本构模型对于理解其加工行为和优化加工过程至关重要。
修正本构模型是在传统本构模型的基础上，通过引入新的物理参数和数学表达式，以更准确地描述材料在特定条件下的变形行为。
对于钛合金Ti-6Al-4V，其修正本构模型应考虑到材料的高温性能、应变硬化效应、热软化效应等因素。
三、修正本构模型在高速铣削中的应用1. 优化切削参数：通过使用修正后的本构模型，可以更准确地预测钛合金在高速铣削过程中的材料变形行为。
这有助于选择合适的切削速度、进给率和切削深度等参数，从而提高加工效率和产品质量。
2. 预测刀具磨损：修正本构模型可以更准确地描述钛合金的摩擦和磨损行为。
通过该模型，可以预测刀具在不同切削条件下的磨损情况，从而选择合适的刀具材料和几何形状，延长刀具使用寿命。
3. 工艺优化：基于修正本构模型的模拟结果，可以对高速铣削工艺进行优化。
例如，通过调整切削路径、冷却液的使用等工艺参数，可以降低材料变形和热影响，提高加工精度和表面质量。
4. 实际加工验证：通过将修正本构模型应用于实际的高速铣削加工中，可以验证模型的准确性和有效性。
《钛合金Ti-6A1-4V修正本构模型在高速铣削中的应用研究》
《钛合金Ti-6A1-4V修正本构模型在高速铣削中的应用研究》篇一钛合金Ti-6Al-4V修正本构模型在高速铣削中的应用研究一、引言随着制造业的飞速发展，高速铣削技术已成为现代机械加工领域的重要技术之一。
钛合金Ti-6Al-4V（以下简称Ti-6-4合金）因其具有高强度、耐腐蚀和轻量化等特性，广泛应用于航空、医疗、船舶等众多领域。
然而，由于其材料加工过程中的特殊性质和工艺需求，本构模型作为连接材料物理特性和工艺参数之间的桥梁，显得尤为重要。
本研究致力于将修正后的本构模型应用于高速铣削过程中，以期优化加工性能和提高生产效率。
二、钛合金Ti-6Al-4V的物理特性及本构模型修正钛合金Ti-6Al-4V具有优异的力学性能和良好的加工性能。
然而，其加工过程中往往伴随着高硬度和低导热率等特性，使得传统本构模型难以准确描述其加工行为。
因此，本部分首先介绍了Ti-6-4合金的物理特性及其在高速铣削中的重要性。
随后，针对传统本构模型的不足，提出了修正本构模型的必要性，并详细阐述了修正本构模型的构建过程和关键参数的确定方法。
三、修正本构模型在高速铣削中的应用本部分首先分析了高速铣削过程中，修正本构模型如何通过优化工艺参数、预测切削力和温度变化等，以提高加工质量和生产效率。
在此基础上，我们利用实验手段，对比了应用修正本构模型前后的加工效果。
实验结果表明，应用修正本构模型后，切削力更为均匀，切削温度得到有效控制，从而提高了加工表面的质量和精度。
此外，我们还通过仿真模拟手段，进一步验证了修正本构模型在高速铣削过程中的有效性和优越性。
四、结果与讨论通过对实验结果和仿真数据的分析，我们发现修正后的本构模型在高速铣削过程中具有显著的优越性。
首先，它能够更准确地描述Ti-6-4合金的加工行为，为优化工艺参数提供了有力支持。
其次，通过预测切削力和温度变化，有效控制了加工过程中的热损伤和变形，提高了加工表面的质量和精度。
最后，通过仿真模拟手段，我们进一步验证了修正本构模型在提高生产效率方面的潜力。
钛合金高速铣削力的试验研究
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１２ 试验条件 ．
试验 材料 ：Ｃ （ ｉＡ４ 。 Ｔ ４ Ｔ６ １Ｖ）
冷却方式 ： 空气油雾冷却。 测力 装 置 ： 用 Ｋ ｓ ｅ ２ ５ 动态 测 力 仪 （ 采 ｉｌ ９ ６ Ｂ ｔｒ 见
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数小 ， 弹性模量小 ， 因此钛合 金刚性差 ， 工时易 Ｔ ４钛合金的铣削力及影响阕素 。 加 Ｃ
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第 ｌ ５卷第 ５期 ２０ ０ ６印 ｌ Ｏ月
淮 阴 工
学 院 学 报
Hale Waihona Puke Ｖ０ ． ５ Ｎｏ ５ １１ ． ０（． Ｏ ６ ２ Ｏ ｔ
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＨｕ ｉ ｉ ｎ ｔ ｕ ｅ ０ ｒ ｔ ｎ ｌｇ ｏ ｒ ａ ａ ｙｎ Ｉ ｓｉ ｔ ｆ ｒ ｈ ｏ ｏ ｙ ｏ ｔ ｅ
钛合金 比强度（ 强度／ 密度） 远大 于其 他金属 身手 钛 合金 的高速切 削 是提 高钛合 金加 工效 降低加 工成 本最有效 的方法之一 。钛合金传 结 构材料 ， 强 度 高 ， 温 性 能 好 ， 热 低 因此 使 用 范 围 率 、 宽， 抗腐蚀性能强。这些 突出优 点使钛合 金被广 统 的切削速度一 般在 ５ ｎ ｍｎ以下 ， ０ｒ ｉ ／ 其高速切 削
中图分类 号：Ｇ ０ ． Ｔ ５６ １ 文献标识码 ； Ａ 文章编号 ：０ ９— ９ １ ２０ ）５— ０ ６— ５ １０ ７６ （ ０ ６ ０ ０ ３ ０
高速铣削钛合金Ti6Al4V的刀具磨损研究的开题报告
高速铣削钛合金Ti6Al4V的刀具磨损研究的开题报告一、选题背景钛合金是一种重要的结构材料，在航空航天、汽车制造、医疗器械等领域得到广泛应用。
但是，由于其高强度、高熔点和难加工等特性，钛合金的加工一直是一个难点。
目前，高速铣削被广泛应用于钛合金的加工中，但是刀具寿命和磨损问题一直困扰着加工过程。
因此，本文选取高速铣削Ti6Al4V钛合金为研究对象，探究刀具磨损的原因和机理，为提高刀具加工寿命、降低生产成本提供理论基础。
二、研究内容1. 钛合金的基本性质和加工研究现状介绍钛合金的基本性质及其在航空航天、医疗器械等领域的应用，并综述相关文献分析目前主要的加工方法及其优缺点。
2. 高速铣削工艺和刀具材料选择详细介绍高速铣削工艺的优势和特点，并结合实际情况选择适合的刀具材料。
3. 刀具磨损机理和原因分析通过实验研究和数据分析，探究高速铣削Ti6Al4V钛合金的刀具磨损机理和原因，为延长刀具寿命、提高加工效率提供参考及建议。
4. 刀具寿命预测和优化加工参数根据前期实验结果及刀具磨损情况推导刀具寿命预测模型，并通过优化加工参数的方式提高加工效率。
三、研究意义对高速铣削Ti6Al4V钛合金的加工进行深入研究，不仅可以提高钛合金的加工效率和质量，还可以为航空、汽车、医疗等关键领域提供重要的支持。
同时，通过深入分析刀具磨损机理和优化加工参数，可以降低生产成本、提高企业的竞争力和效益。
四、研究方法采用试验分析方法，进行高速铣削钛合金Ti6Al4V的加工过程研究，通过刀具磨损情况进行数据分析，探究刀具磨损原因和机理，建立刀具寿命预测模型，最终优化加工参数。
五、预期成果1. 更深入地了解高速铣削Ti6Al4V钛合金的加工特点和机理。
2. 研究刀具磨损机理和原因，为提高刀具寿命提供理论依据。
3. 推导刀具寿命预测模型，并通过优化加工参数提高加工效率和质量。
4. 提供有价值的实验数据和建议，为企业提高生产效率、降低成本、提高竞争力等方面提供有力支持。
钛合金Ti6Al4V铣削加工过程阻尼模型稳定性预报
钛合金Ti6Al4V铣削加工过程阻尼模型稳定性预报杜红;黄胜勇【摘要】钛合金的导热系数小、化学亲和性大,易与摩擦表面产生黏附现象,在加工过程中容易产生变形,导致切削力的波动,引起系统的振动.针对这种难加工材料,往往采取低速切削.在低速加工过程中,刀具与工件加工表面之间产生的过程阻尼对系统的稳定性影响尤为显著.以钛合金Ti6Al4V为研究对象,进行铣削加工实验,以基于摩擦颤振原理的过程阻尼模型为动力系统模型,给出其稳定性分析的全离散预报方法,得到的稳定性Lobe图与加工实验数据相吻合,有效地预报了钛合金Ti6Al4V在低切削速度条件下的加工稳定性,可以减少刀具磨损,提高加工质量.【期刊名称】《黑龙江科技大学学报》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】4页(P608-611)【关键词】过程阻尼;稳定性;全离散法【作者】杜红;黄胜勇【作者单位】黑龙江科技大学理学院,哈尔滨150022【正文语种】中文【中图分类】O175钛合金具有强度高，耐蚀性、耐热性好等特点，被广泛应用于航空发动机叶轮叶片等部件。
钛合金的弹性模量为107 800 MPa，约为钢的1/2。
钛合金导热系数小，加工时产生的热量很难释放，大部分切削热残留在刀尖上，导致切削力的波动，引起系统振动。
这种难加工材料常采取低速切削，如铝合金高速切削速度1 000～4 000 m/min，而钛合金最高切削速度320 m/min。
在低速加工过程中，刀具与工件加工表面之间会产生过程阻尼［1］。
Moon等［2］也指出了加工材料的弹塑性对系统的稳定性影响是显著的。
耐高温、高强度合金在低切削速度加工过程中，由于阻尼系数随着刀具磨损的增加，导致的颤振至今仍然是一个尚未解决的问题。
20世纪50年代末期，Tobias等［3］注意到在低速加工过程中，刀具的侧铣面摩擦工件振纹面时，会导致过程阻尼。
当振动频率与切削速度比高时，切削速度方向的切削力变小，工具的切除面与已加工的波纹面之间的摩擦也变小，使得切削稳定深度增加。
基于长疲劳寿命的钛合金Ti6Al4V铣削加工表面完整性研究
基于长疲劳寿命的钛合金Ti6Al4V铣削加工表面完整性研究一、本文概述钛合金Ti6Al4V因其优异的机械性能，如高强度、低密度和良好的耐腐蚀性，在航空、医疗和能源等多个领域得到了广泛应用。
然而，钛合金的高硬度、低热导率以及化学活性等特点，使得其加工过程具有挑战性，特别是在保证长疲劳寿命的前提下，对钛合金Ti6Al4V的加工表面完整性提出了更高的要求。
因此，本文旨在深入研究钛合金Ti6Al4V在铣削加工过程中的表面完整性，以期为提高其长疲劳寿命提供理论支持和实践指导。
本文将首先介绍钛合金Ti6Al4V的基本性能和加工特点，然后重点分析铣削加工过程中影响表面完整性的关键因素，包括切削参数、刀具材料和几何形状等。
在此基础上，通过实验研究和理论分析，探究这些因素对加工表面粗糙度、残余应力和表面微观结构的影响规律。
结合实验结果和理论分析，提出优化钛合金Ti6Al4V铣削加工表面完整性的策略和方法，为提高其长疲劳寿命提供科学依据。
本文的研究不仅有助于深入理解钛合金Ti6Al4V的铣削加工机理，还为钛合金零件的制造工艺优化和质量控制提供了有益的参考。
二、钛合金Ti6Al4V的铣削加工理论基础钛合金Ti6Al4V作为一种高强度、低密度的轻质金属，在航空航天、医疗器械和汽车制造等领域具有广泛的应用。
由于其优异的力学性能和耐腐蚀性，Ti6Al4V在承受高负荷和恶劣环境条件下表现出色，但同时也给铣削加工带来了一定的挑战。
因此，深入研究钛合金Ti6Al4V的铣削加工理论基础，对于提高加工效率、保证表面完整性和延长刀具寿命具有重要意义。
在铣削加工过程中，钛合金Ti6Al4V的高硬度、高强度和低热导率等特点使得切削力、切削热和刀具磨损等问题变得尤为突出。
切削力的大小直接影响着加工表面的粗糙度和刀具的寿命，而切削热则会导致工件表面产生热应力和热变形，进一步影响加工精度和表面质量。
因此，建立准确的切削力模型和热传导模型，对于分析铣削加工过程中的物理现象和预测加工结果至关重要。
钛合金Ti-6Al-4V切削加工有限元模拟研究
钛合金Ti-6Al-4V切削加工有限元模拟研究发布时间：2022-06-08T05:24:58.532Z 来源：《中国科技信息》2022年第4期作者：朱文慧姬芳芳[导读] 钛合金切削加工是一个复杂的过程，影响切削加工表面质量、加工精度的因素有很多，朱文慧姬芳芳郑州经贸学院摘要：钛合金切削加工是一个复杂的过程，影响切削加工表面质量、加工精度的因素有很多，而切屑的形成和切削力是影响切削加工的重要因素之一。
本文通过ABAQUS建立钛合金切削加工有限元模型，分别改变刀具前角、切削深度和振动频率，得出了改变这些参数对钛合金切削中切削力的影响，为实际加工中切削参数优化提供理论依据。
为了研究切削过程中有限元模拟的有效性，通过改变切削要素对工件的切屑和切削力的影响结果进行分析，结果表明：有限元模型能够准确地模拟切削过程中钛合金工件产生的切屑变形和表面形貌变化，从而验证了有限元模型的正确性。
关键词：钛合金有限元切削力表面形貌1 引言钛合金材料具有比强度高、比热度高、抗腐蚀性好以及具有良好的导电导热能力，这些优良性能在航空航天、化学器械、石油化工、食品加工、汽车、船舶、核工业等领域得到了广泛的应用[1]。
然而钛合金具有高温化学活性高、导热系数小、摩擦系数大、弹性模量低等特点，导致其难以加工[2]。
通常在有冷却液的环境中采用较低的切削速度来加工钛合金，但加工效率很低，切削成本提高。
因此，国内外学者在如何提高钛合金加工效率，进行了大量的研究[4]。
钛合金切削加工过程中，影响工件表面质量的因素有很多，而切屑的形成和切削力是影响切削加工的重要因素[3-4]。
本文选用ABAQUS对钛合金的切削进行仿真，建立了刀具与工件关于切削力的理论模型、摩擦模型，研究钛合金切削过程改变刀具前角、切削深度、振动频率对切屑的影响，分析过程中的切削力的变化，为确定最佳的切削参数提供参考。
2 三维钛合金切削有限元模型2.1工件材料模型本文选用的是Johnson-Cook本构模型[5]，该模型能够描述材料在高应变率下的热粘塑性变形行为，在高应变速率下表现为应变强化、应变速率强化和热软化强化，Johnson-Cook 模型如公式 (1)所示：(1)式中表示材料的应变硬化效应；ε和表示等效塑性应变和应变率；表示参考应变率；表示参考温度；表示材料熔点；其中A、B、C、n、m 代表五个待定参数，A、B和n表示材料应变项系数，C表示材料应变率强化项系数，m表示热软化系数；其中本文取=0.001，=20℃。
高速铣削钛合金Ti-6Al-4V表面粗糙度模型的研究
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｈ ｉ ｇ ｈ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｍｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ；ｍｏ ｄ ｅ ｌ ；ｔ ｈ ｅ ｅ ｄ ｇ ｅ ｒ ａ ｄ ｉ ｕ ｓ； ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｎ ｅ ｓ ｓ； ｃ ｕ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ
ｒ ａ ｄ ｉ ｕｓ ． Ｉ ｔ ｈ ａ ｓ ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ｅ ｄ ｈ ｉ ｇ ｈ ｅ ｒ － ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｃ ｙ ｐ ｒ ｅ ｄ ｉ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｓ ｕ ｆａ ｒ ｃ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ｉ ｎ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｈ ｉ ｇ ｈ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｍｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｗｉ ｔ ｈ ｏ ｎ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｓ ａ ｎ ｄ ｉ ｍｐｒ ｏ ｖ ｅ ｓ
加工 技术 与
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高速铣削钛合金 Ｔ ｉ 一 ６ Ａ ｌ 一 ４ Ｖ表面粗糙度模型的研究
刘丽娟 ，武文革
（ 中北 大学 机械与动 力工程 学院， 山西太原 ０ ３ ０ ０ ５ １ ）
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｎ ｄＰ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ，Ｎ ｏ ａ ｈＵ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ，Ｔ ａ ｉ ｙ ｕ ａ ｎ ０ ３ ０ ０ ５ １ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
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第5期2011年5月组合机床与自动化加工技术M odular M achine Tool&Auto m atic M anufact ur i n g TechniqueN o .5M ay .2011文章编号:1001-2265(2011)05-0018-03收稿日期:2010-11-02;修回日期:2010-11-25*基金项目:国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2009CB724402);山东大学优秀研究生科研创新基金资助项目(yyx10012)作者简介:罗汉兵(1985)),男,广东韶关人,山东大学机械工程学院硕士生,主要从事高效加工及数控刀具材料的研究,(E -m ail)b i ngl uoh an @163.co m 。
高速铣削钛合金T i 6A4V 铣削力试验研究*罗汉兵,赵 军,李安海,崔晓斌(山东大学机械工程学院高效洁净机械制造教育部重点实验室,济南 250061)摘要:采用涂层硬质合金刀具对钛合金T i6A l4V 进行了高速铣削试验。
通过分析正交试验直观图,研究了铣削参数的变化对铣削力的影响,为合理选择铣削参数提供了可靠的依据。
高速铣削试验表明:采用小的轴向切削深度和每齿进给量及较大的径向切削深度和切削速度有利于减小铣削力。
基于概率统计和回归分析原理,建立了铣削力回归方程,并对回归方程进行了显著性检验,检验结果表明:所建立的回归方程呈高度显著检验状态,与实际情况拟合的较好。
关键词:钛合金;高速铣削;铣削力;回归方程中图分类号:TG506.1 文献标识码:AA n Experi m ent St udy onM illi n g Forces i n H igh Speed M illing Titaniu m A lloyLUO H an-b i n g ,Z HAO Jun,LI An -ha,i C U I X iao -b i n(Key Laborato r y o fH i g h E fficiency and C leanM echan icalM anufacture ofMOE ,School ofM echan ica lEn -g ineeri n g ,Shandong Un i v ersity ,Ji n an 250061,Ch i n a)Abst ract :H igh speed m illi n g experi m en ts on titan i u m a ll o y were carried ou tw ith coated ce m ented carb i d e too ls .Based on intuiti o nistic analysis of orthogonal experi m en,t the effect ofm illi n g para m eters on m illi n g forces w as researched ,wh ich m ay prov ide rea listic gu i d ance for choosi n g reasonable m illing para m eters .It is found that i n the conditi o n of s m aller ax ia l depth and feed per tooth and greater radia l depth ,by increas -i n g m illi n g speed is pr opitious to decreasi n g m illi n g forces .On the basis of Probability and Statistics and Regressi o n analyzed princi p le ,regressi o n equa ti o ns for m illi n g forces w ere estab li s hed .S i g nifican t test o f the regressi o n equations w as proceed ;the resu lts i n dica te that the equations present high ly si g nifican t state and it fits practicality w el.lK ey w ords :titaniu m a ll o y ;h i g h speed m illi n g ;m illing force ;regressi o n equation0 引言钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属。
由于航天航空等技术的需要,钛合金工业得到了迅速的发展。
钛合金由于具有密度低、比强度高、热强度好、热稳定性和耐腐蚀等一系列优良的性能而被广泛应用于航空、航天、原子能和化学工业等各个领域。
然而,钛合金的热导率低、弹性模量小、化学活性高、加工硬化严重,刀具磨损严重,刀具寿命短,加工效率低,严重制约其在国防工业特别是航空航天领域的推广应用。
因此如何提高其加工效率己成为迫切需要解决的问题。
研究表明,高速加工是解决这一难题的有效方法之一。
铣削力是铣削过程中最重要的物理量之一,其产生基础是切削变形过程,铣削力又直接影响切削热的产生,并进一步影响刀具的磨损、破损、刀具耐用度及加工表面质量等。
国内外学者对钛合金铣削力进行了较多的研究[1-7]。
文献[1-2]根据试验测量的切削力与切削参数或刀具几何角度的关系确定了钛合金高速铣削时的经验方程,然后利用回归分析方法建立切削力方程。
文献[3-5]将铣削过程简化为直角切削或斜角切削模型,根据剪切强度和摩擦力求解出铣削力,从几何和力学的角度建立了铣削力模型。
文献[6-7]则是按解析方式建立铣削力数学模型,通过试验标定获得铣削力系数。
本文采用硬质合金涂层刀具对难加工材料钛合金T i6A l4V 进行了高速铣削试验,研究了铣削加工参数对铣削力的影响,为高速铣削加工参数选择和优化提供了实验依据。
同时,通过最小二乘法建立了铣削力的回归方程。
1 试验过程与方法111 试验设备机床加工系统:本试验在三轴数控加工中心DAE WOO ACE -V500上进行,机床主轴的最高转速为10000rpm ,数控系统为FANUC 。
铣削力测量设备:瑞士K istler 9257B 三向铣削测力仪。
试验设备的连接示意图如图1所示。
其中y 向为刀具的进给方向。
图1 铣削试验装置图112 刀具选择本试验刀具采用瑞典Seco 公司生产的硬质合金涂层可转位刀片,刀具牌号为XOMX090308TR-M 08T250M,刀杆为R217169-252510-09-3A,直径D =25mm 。
113 试验材料试验时的工件材料为钛合金T i6A l4V (TC4),试件尺寸为100mm @75mm @25mm 。
钛合金T i6A l4V 的主要化学成分和物理力学性能分别如表1和表2所示。
表1 钛合金T i 6A l 4V 的化学成分(w t .%)元素T i A lVFe S i w t .%其余515-618315-4150130115元素C H O N 其他w t .%011010150120105014表2 钛合金T i6A l 4V 的物理力学性能性能参数值性能参数值密度4143g /c m 3弹性模量114GPa 相变温度980~1000e延伸率011(续表)性能参数值性能参数值拉伸强度932M Pa 硬度36HRC 屈服强度834M Pa材料状态退火114 试验设计为了研究高速铣削过程中铣削参数对铣削力的影响,设计了四因素的正交试验,试验因素取轴向切削深度(a p )、铣削速度(v)、每齿进给量(f z )和径向切削深度(a e ),每个因素取四个水平,分别用-2、-1、1和2表示。
试验因素及水平设置如表3所示。
表3 正交试验因素及水平设置水平a p (mm )v (m /m i m )f z (mm /z)a e (mm )-201216001025-1016180010481120001061121142200108142 实验结果分析实验过程中铣削方式采用顺铣,用K istler 9257B 测力仪测量并记录每组参数下的切削力,铣削力的测量结果如表4所示。
表4 铣削实验方案及实验结果试验号试验因素铣削力a p v f z a e F x (N )F y (N )F z (N )10121600102575184521611121082012180010487114153174122162301220001061112218368185149183401222001081414319277158138132501616001041123814318519717418560161800102141781921341861071287016200010652771891011871461188016220010883091459118154182911600106143661973211591361891011800108115671382751631651511112000102831014224215215912612122001045406165921621361061311416001088711112211152170185141141800106564313795167841991511420001041439412381151611091611422001021134416229192147114211 铣削参数对铣削力的影响对试验结果做级差分形可知,对铣削力的影响程度最大的因素是轴向切削深度,其次是每齿进给量,再者是铣削速度,对铣削力影响程度最小的因素是径向切削深度。
因此,高速铣削钛合金加工过程中,为保证切削效率,同时使刀具有合理的使用寿命,应采用较高铣削速度和较小切削深度的铣削参数。
由表4可做出正交试验结果的直观图,如图2所示。
#19#2011年5月 罗汉兵,等:高速铣削钛合金T i 6A4V 铣削力试验研究图2 铣削用量对铣削力的影响直观分析图2a~d 分别为切削参数(轴向切削深度、铣削速度、每齿进给量和径向切削深度)对铣削力影响的直观图。
由图可以看出个铣削参数对铣削力的影响程度和变化趋势:随着轴向切削深度、每齿进给量和径向切削深度的增大铣削力呈增大的趋势,但各参数对铣削分力的影响程度存在较大差异,对F x 的影响最大,对F y 的影响次之,对F z 的影响最小;而随着铣削速度的提高,F x 、F y 和F z 均呈现下降的趋势,这削速度的增大,切削温度升高使工件材料软化,从而使切削力降低,这恰是高速铣削的优点之一。