钛合金薄壁类零件高效切削技术及应用
典型薄壁零件数控铣削加工工艺
典型薄壁零件数控铣削加工工艺数控铣削是一种高精度、高效率的数控加工方法，广泛应用于模具、航空航天、船舶、汽车、电子、仪器仪表等行业。
在零件加工中，薄壁零件因其结构特殊、加工难度大，对加工工艺要求较高。
本文将针对典型薄壁零件的数控铣削加工工艺进行介绍和分析。
一、工件材料及加工要求1. 工件材料：典型薄壁零件常用的材料有铝合金、钛合金、不锈钢等，材料硬度一般在28-45HRC之间。
2. 加工要求：薄壁零件加工一般要求表面光洁度高、尺寸精度要求高、壁厚薄、结构复杂等特点。
二、数控铣削工艺分析1. 工艺方案选择：根据零件的结构特点和加工要求，选择合适的数控铣削刀具和切削参数。
对于铝合金等材料，一般选择硬质合金刀具，切削参数选择合适的进给速度和转速。
2. 夹紧方式选择：薄壁零件加工时，应选择合适的夹紧方式，避免加工过程中因变形而影响加工质量。
一般可采用夹具夹紧或磁力吸盘夹紧等方式，根据零件尺寸和形状特点选择合适的夹紧方式。
3. 切削力控制：在数控铣削过程中，控制切削力对薄壁零件加工至关重要。
要合理选择切削参数和刀具几何角度，降低切削力，避免引起零件变形和加工质量不稳定。
4. 节渣处理：薄壁零件加工过程中，切屑容易产生，特别是在高速切削时更为显著。
应采取合适的节渣方式，避免切削刀具堵塞，影响加工质量。
5. 冷却润滑：在数控铣削过程中，及时有效的冷却润滑对加工质量和刀具寿命有着重要影响。
对薄壁零件加工，更需要合理选择喷淋位置和冷却润滑液的使用方式，以防止零件变形和表面质量不稳定。
6. 加工精度控制：薄壁零件加工时，对尺寸精度和表面质量要求较高。
在数控铣削过程中，应严格控制切削参数，采取合适的刀具路径和切削刀具轨迹，避免因加工过程中引起加工质量问题。
7. 加工工艺优化：针对典型薄壁零件的形状特点和加工要求，应综合考虑工艺方案和加工工艺优化，在保证加工质量的前提下，提高加工效率和降低成本。
例如采用高速切削、干法加工等新技术，以提高加工效率和节约成本。
钛合金的应用及其切削加工技术的国内外发展现状
钛合金的应用及其切削加工技术的国内外发展现状钛合金的性能及其应用钛及钛合金由于具有比强度高、抗腐蚀性好、耐高温等一系列突出的优点，能够进行各种方式的零件成形、焊接和机械加工。
50年代初期，在一些军用飞机上开始使用工业纯钛制造后机身的隔热板、机层罩、减速板等受力不大的结构件。
60年代，钛合金在飞机结构上的应用，进一步扩大到襟冀滑轧、承力隔框、中冀盒形梁、起落架梁等主要受力结构件中。
到70年代，钛合金在飞机结构上的应用，又从战斗机扩大到军用型轰炸机和运输机，而且在民用飞机上也开始大量采用钛合金结构。
进入80年代后，民用飞机用钛逐步增加,并已超过军用飞机用钛。
对于高速战斗机。
由于高速和高机动性，要求飞机结构尽可能轻，同时还要有耐高温的能力，实践证明，钛合金是最适宜的材料。
从美国各时期主力战机所使用的材料重量比例可以看出，军用机上复合材料和钛合金的比例正在不断加大，两铝合金的比率呈下降趋势钛合金和复合材料的应用水平已是衡量飞机先进性的重要标志之一。
美国王牌战机F一22所使用的钛合金的重量比例达到了41％。
钛合金作为飞机机体材料使用的优势主要有以下几点：1)轻量化，2)节约空间，3)耐热性，4)耐蚀性，5)能与碳纤维强化复合材料(CFRP 材料)互相相容。
钛合金的类型钛是同素异构体，熔点为1720。
C，在低于882。
C时呈密排六方晶格结构，称为a钛；在882℃以上星体心立方晶格结构，称为β钛。
利用钛的上述两种结构的不同特点，添加Al、sn、zr、V、Mo、Mn、Fc、Cr、Cu、Si等合金元素可得到不同类型的钛合金，其分类如下：(1)a钛合金退火组织以a钛为基体的单相同溶体合金称为a钛合金。
主要合金元素a稳定元素A1、中性元素Sn和zr，可固溶强化。
不论是在一般温度下还是在较高的实际应用温度下均是a相，组织稳定，耐磨性高于纯钛，抗氧化能力强。
在500。
C～600。
C的温度下，仍保持其强度和抗蠕变性能，但不能进行热处理强化，室温强度不高。
钛合金薄壁件车削加工的研究
钛合金薄壁件车削加工的研究来源:数控机床网 作者:数控车床 栏目:行业动态 摘要：传统的钛合金车削加工因其切削速度低，刀具耐用度低，加工质量难于控制，导致加工效率低。
经多次钛合金车削加工试验、优选了刀具材料，确定了刀具几何参数，依据刀具磨损情况，提供了较为合理的切削数据。
解决了钛合金薄壁件加工变形问题。
某航空发动机易损件图(略) ，最小壁厚为2mm，总长400mm，是一个典型长薄壁件。
技术要求较高，孔径公差为0.046，外圆公差为0 .03，表面粗糙度Ra为1.6。
为保证壁厚差，孔与外圆必须同轴，加工难度较大。
材料从俄罗斯进口，牌号为BT20，屈服强度和抗拉强度sb=90～110kg/mm2，比TC4难加工。
磨削钛合金易阻塞砂轮，烧伤已加工表面，因此只能采用车削，以车代磨。
表1 切削钛合金选用的刀具材料 牌号 ISO HRA s YG3X K01 91.5 110 YG6A K10 92 140 YG6X K10 91 140 YG8 K30 89 150 YG8W K25 92 200 YG813 K20 91 160 YG643 K05 93 150 YG10HT K30 92 220 YL10.2 K35 HV1 600 220 YS2T K30 91.5 180 YD15 K01 91.5 170 Y310 K05 92 125 Y320 K20 91.5 180 Y330 K30 90.3 200 YM051 K10 92.5 1621 刀具材料及几何参数的选择钛合金导热性能很差，为45号钢的1/6～1/7。
选择刀具材料时，要考虑刀具材料的导热性能，YG类优于YT类。
切削钛合金产生单元切屑，变形系数近似为1，刀屑接触长度很短，切削力集中于刃口附近，单位切削力大，易崩刃。
要求刀具材料韧性要好，s >150kg/m m2，钛合金化学性能活波，易与空气中的氧和氮产生硬脆化合物，加快刀具磨损；钛与刀具中的元素易亲合，加工钛合金使用的刀具材料要少钛或无钛元素。
钛合金薄壁零件切削工艺
钛合金薄壁零件切削工艺通过薄壁工件的分析主要是如何选择加工方案、定位基准、刀具材料、切削要素及工装，防止变形，提高加工效率，可以通过以下方法有效的减少变形，保证加工精度。
（l）合理选择刀具材料，提高刀具寿命实践证明加工钛合金材料时必须选用耐磨性高、抗弯强度高、导热性好，抗枯粘结、抗氧化、抗振性的硬质合金刀片，加工时可选择不含或少含Tic的硬质合金刀具，选用YG(K）类硬质合金加工钛合金材料。
（2）选择合理的角度提高刀具的强度钛合金材料工件粗加工时由于加工余量较大：加大刀具的主偏角，增加刀具的强度，使工件加工时径向力变小，避免振动，适当加大前角，减小切削刃单位长度上的负荷。
散热快、提高刀具的使用寿命。
在精加工时余量较小，切削变形和切削抗力小，因此刀具磨损较小，又因选取较小的走刀量，主要是提高工件表面加工质量、消除变形、保证加工精度为主，因此刀具可选择较大的前角和后角，增大偏角使刀具切削锋利：提高了工件加工表面质量(3）采用合理的切削用量避免机床振动减少变形根据薄壁工件粗、半精、精加工工序的加工余量的划分，制定合理的切削用量，达到消除工件切削过程中刀具引起的振动，避开了工件与机床的共振，避免了切削时的振动引起的变形。
（4）添加合理的切削液及有效地浇注方式加工时添加极压乳化液或极压切削油冷却，及时带走刀具上的切屑，刀杆采用中空，切削液喷管通过刀杆直接加入到刀具的切削区，带走切屑，降低了切削区的温度，避免了积屑瘤的产生，提高了工件加工质量。
（5）精加工前增加定位基准精加工工序钛合金薄壁工件在经过：粗加工一半精加工，此时工件的加工应力逐渐得到释放，为了保证工件精加工定位的可靠性，安排一道精车基准工序，其目的消除定位基准的形状误差，并且提高定位基准的精度作为工艺公差，达到保证零件精加工尺寸精度要求，提高工件加工尺寸的可靠性、稳定性，消除工件椭圆度的目的。
（6）采用端面压紧及螺纹拉紧工装消除径向夹紧变形钛合金薄壁工件定位夹紧时，在径向夹紧的作用下产生弹性变形，当工件加工完毕，此时弹性变形释放，造成工件变形，因此工件夹紧力选择轴向方向夹紧，采用螺母压困端面压紧或心轴定位螺纹拉紧形式，消除径向夹紧力，传导切削力的振动，消除变形。
钛及钛合金薄板的切削加工
瘤 对 切 削层 的挤 压作 用 ， 会形 成 鱼 鳞 状 毛刺 ， 也 使 件 表
溅射镀膜生产线使用的钛及钛合金靶材 （ 见图 １ 。由于 ）
零 件 刚性 极 差 ，钛 及 钛合 金 属 难 加工 材 料 给切 削 加 工 带 来 一 系列 难题 。 镀膜 生 产线 为 了确 保 镀膜 玻 璃 的质 量 ， 各 均 一直 从 国外 进 口。 对这 个 难 题 ， 文从 零 件 的装 夹 方 针 本 式 、 削方 法 、 削 刀 具 和切 削 用 量等 方 面对 钛 合 金 薄板 切 切
＿ 容 易变 形 ， 装 夹 力 过 小 又 影 响 正 常刨 削 ， 至发 生 Ｔ件 而 甚
难 ， 严重 影 响零 件 的加 工 质量 。 将
２２ 钛 及 钛 合 金 切 削 性 能 对 加 工 质 量 的 影 响 ．
Ｔ件刚性差 ， 容易变形。 此外 ， 薄形工件具有一定 的弹性 ，
。 件 敲下 去 了 ， 刨 削加 工 后 ， 工 在 工件 还 要恢 复原 状 。如 工 件 下 面 的 间隙 是 由 于工 件 的不 平 整 而 产生 的 ，就应 该 用 薄金 属 皮 加 以垫 实 ，以免 工件 受 切 削 力作 用 而产 生 弹 性 变形 ， 而影 响 加 工平 面 的平 面 度 。 从 装 夹工 件 的夹 紧力 不 能 太 大 ，否 则会 使 薄 形 工 件 产 生 中 凸 现象 ， 削 结 束 后 ， 刨 由于 夹 紧 力 的 消 失 ， 件 的 弹 工
的刨削 进行 分 析研 究 。
面粗 糙度 增 加 ， 出现纵 向犁 沟划 伤工 件表 面 的现象 。 并 ３ 工艺 保 障措 施
钛合金薄壁零件加工工艺技术研究
钛合金薄壁零件加工工艺技术研究摘要：随着社会对钛合金材料需求的不断增加，钛合金零件加工技术的进步和发展受到了广泛的关注和重视。
分析现有加工技术的优势，充分发挥其优势，结合实际技术问题，解决有针对性的问题，提高产品的可靠性，将质量提高到一个新的高度，是保证行业稳定发展的前提，也是为长远发展提供技术支持。
关键词：钛合金；零件；加工；工艺；结合钛合金零件的加工特点，对钛合金薄壁零件进行深入分析，通过切削刀具材料、刃磨角度、切削要素、加工流程、浇注方式和夹紧力的制定等参数选择，解决钛合金薄壁零件精度高、难加工和易变形的切削难题。
提高零件加工质量，从而达到保证零件尺寸精度及形位公差的目的。
一、钛合金薄壁零件加工难点1.材料组织切削加工性差。
钛合金材料组织复杂，亲和力大，晶格原子不易脱离平衡位置，切削时使切削温度大幅提高，刀具易磨损。
2.材料加工切削温度高、刀具磨损快。
钛合金材料的零件加工时，切削区温度远高于其他材料的温度，材料的导热系数小于不锈钢和高温合金的导热系数，散热条件差，使切削区温度迅速上升，积于切削刃附近不易散发，造成加工刀尖附近应力集中、刀具磨损崩刃，从而破坏零件加工表面质量。
3.材料加工切削用量要素难以控制。
在切削速度、走刀量、切削深度和机床振动等因素的影响下，加工薄壁钛合金零件时，切削过程中产生振动，使零件变形。
4.零件尺寸精度及形位公差不易保证。
钛合金材料价格较昂贵，主要用于产品中的精密结构零件，钛合金薄壁零件的尺寸精度、形位公差要求高，受工艺流程、加工工序的划分等因素的影响难以保证。
5.零件加工易变形。
零件壁薄、刚性差，每一次切削加工由于应力释放，造成零件变形，影响壳体零件尺寸精度及形位公差。
6.夹紧易变形。
薄壁零件定位装夹时，在径向夹紧力作用下产生变形，当加工完成后零件恢复弹性变形，产生椭圆变形造成尺寸超差报废。
通过以上对钛合金薄壁零件加工变形的分析，解决的主要措施概括起来就是:选择合适的刀具材料、刃磨角度、切削要素、加工工艺流程、热加工方法和正确的装夹方式等。
钛合金材料的数控加工方法解析
《钛合金材料的数控加工方法解析》摘要：现如今，我国的科技发展十分迅速，通过分析钛合金薄壁滤筒的使用性能、结构特点和设计精度要求，实际生产制定的数控加工工艺要注意选取科学合理的切削刀具和切削用量，特别是在定位、装夹、找正等方面总结出的一些经验和注意事项，就能解决钛合金材料难切削性对薄壁滤筒造成的加工困难问题和钛合金加工过程中易产生毛刺问题，合理的数控加工工艺是保证钛合金薄壁滤筒加工精度的关键，同时也是大批量生产提高加工效率，缩短加工周期的关键，薄壁滤筒经过数控铣开窄槽加工后，内孔中沿窄槽布满了毛刺，精车内孔的目的主要是去除内孔毛刺，让内孔尺寸和表面质量达到精度要求周晓庆[關键词]钛合金;薄壁;滤筒;数控加工引言钛合金由于具有高强度、低密度和高耐腐蚀的特点，在航空航天工业中获得了广泛的应用。
然而在加工过程中，刀具耐用度低、热导率小、粘刀严重，其属于难加工材料。
现如今，我国的科技发展十分迅速，通过分析钛合金薄壁滤筒的使用性能、结构特点和设计精度要求，实际生产制定的数控加工工艺要注意选取科学合理的切削刀具和切削用量，特别是在定位、装夹、找正等方面总结出的一些经验和注意事项，就能解决钛合金材料难切削性对薄壁滤筒造成的加工困难问题和钛合金加工过程中易产生毛刺问题。
合理的数控加工工艺是保证钛合金薄壁滤筒加工精度的关键，同时也是大批量生产提高加工效率，缩短加工周期的关键。
一、钛合金零件的性能特点及其应用①密度小，强度高，强度大于高强度钢。
②热稳定性好，高温强度高。
在300℃～500℃以下，它的强度约比铝合金高十倍。
③抗蚀性好。
钛合金在潮湿大气和海水介质中工作，其抗蚀性能远优于不锈钢，对点蚀、酸蚀、应力腐蚀的抵抗力很强。
对碱、氯化物、硝酸、硫酸等有着优越的抗腐蚀能力。
④化学活性大，能与大气中的O、N、H、CO、CO2、水蒸气等产生剧烈的化学反应。
在600℃以上时，钛吸收氧，形成硬度很高的硬化层。
H含量上升，也会形成脆化层。
TC4钛合金高速铣削加工切削参数及走刀路径优化
TC4 钛合金高速铳削加工切削参数及走刀路径优化时TC4鬲速聽耦加工的切刖力以矗表面用筋度诜行研究,其最终冃的都是为了在穂定切削条件卜.寞现髙速铳刖加工切刑擄数的优4匕耀小切削力，从而械小加丁喪略提高加T.表面质址「进而提高TC4tt合金薄壁摧架宰件的住产效率，本章基于高速铳削加工试躺■提出了1C4检合金鼎速铳削如L切削掺数的选择原则’采用粒了腊法对齊逵铁削加工TC4fc**的切削参数进荷了优化•对高速帙削抑工过程中知何选择走刀方式进行探讨.利用ANSYS软件预测鞠瓏框架的受力变形”4J TC4钛合金崙逮抚削加工切削参数的选择4JJ 切削逑度的选择理论上切削連度提高到一定程鷹会使切削溫席降低*但是实验证明，切削TC4钛合金时.过高的刖削速度会导致门卅过热r刀刃粘辭*同HL匾度持喷升高会导致钛告金工件衷画尺开裂或氧化”甚至会随切削层度的増加而一直槌贏到怫.邸删.阖此.对T<4 覆舍金进订高遼铳创加工时・切削連度不宜过高.很据高進切削H1工实验结果*用丈切削菖度不宜超过4Wm/m:n u4J2 径向切探的述择为避免刀尖在礎化展内切削*减小丿〕具带拟’可以遴用较大的切滦阿匚但由于钛合金宸含为好.较大的切课容畠在加工过程中产生粘JT烧刀、斯刀现彖.園此，对TC4钱合金进和高速立铳加工时.卷向切深不宜过大.根据高速切削加工实验结舉，ft 大径向切探不胃超过昇具直铉的1/J.4JJ进^swaff在ttftJJtllT的切削宴繁中迓给量对刀具的那」用厦夥响较小. 锻悄况下，利用立觇刀加工诙合金时，鮒托进绘联迎定在0丄心耐历殖序内n进绘董太大・导致切削駁大『影响刀具寿侖.每转进给童最好不要小r(W5inm仏进给量太小*则会使刀刃在锁化层内切削•［同捋减中刀具的便用寿命.尤其是在高遽切削时*懂就的钛含金炖屑容易在禹温洁况F燃烧熔化脂凝结在已加工表面.爭响加工质虽。
根据高速讷削恻匸妾验第果，每转进© KHd s T' 0,1mm/r»嚴大不宜翅过O.Smm/r.4」川其他鑒数的设置钛含金表哪谨就怎釣(Mmm,切別TC4越合金的桁加工余JR不能小干O.lmniP否则刀刃会在硬化层上进行切削，邀成刀具严取厮损。
钛合金的切削加工现状及高效切削策略
钛合金的切削加工现状及高效切削策略作者：吴伟涛来源：《中国科技纵横》2012年第05期摘要: 在阐述钛合金材料切削加工特点的基础上，进一步就其难加工性及影响钛合金切削加工的关键因素进行了分析，论述了高速切削机理和加工特点，并着重就高速切削钛合金的可行性，切削速度范围及刀具等进行了探索研究。
关键词: 钛合金高速切削刀具钛合金由于其比重小、热强度高、热稳定性和抗腐蚀性好等特性，被广泛用于航空、航天、原子能和化学工业中，但该材料切削加工困难，一直以来解决钛合金加工效率低，表面质量差的技术难题。
随着先进制造技术愈来愈广泛地应用于制造业，高速切削技术应用于钛合金的切削加工显现出了明显的优越性。
1、钛合金的切削加工性(1)切削温度高，属于难加工材料之一。
(2)钛合金在600℃以上时，与气体发生剧烈的化学反应。
钛与氧、氮产生间隙固熔体，对刀具有强烈的磨损作用。
(3)钛合金的塑性比较低，切屑与前刀面的接触长度很小，使前刀面上应力增大，刀刃容易发生破损。
(4)钛合金的弹性模量低，弹性变形大，加工表面与后刀面的接触面积特别大，摩擦也非常严重。
(5)粘刀现象严重。
钛的亲和性强，切削过程中，钛屑及被切表层与刀具材料咬合，产生严重的粘刀现象，容易引起刀具强烈的粘结磨损。
(6)表层硬化严重。
加工钛合金时除了塑性变性产生的表层硬化外，由于钛元素化学活性大易形成污染层而导致表层硬化。
2、钛合金的高速切削加工钛合金化学亲和力大，导热性差且强度高，使切削温度大幅提高、刀具磨损加剧，用传统的加工方法难以加工，钛合金加工的高成本是阻碍其广泛使用的主要原因，寻求一种高效率、低成本的加工方法已成为当今钛合金研究的热点。
迄今已经有了一些方法，如热处理、加热切削、向切削区引入超声波及振动等，但这些方法普遍存在着效率低，成本高且加工质量难保证等弊端。
这里介绍适宜于钛合金加工的可大幅提高生产效率及加工质量的先进制造工艺技术——高速切削加工。
2.1高速切削特点及适用范围高速切削加工在切削原理上是对传统切削认识的突破，在切削机理上与常规切削不一样，高速切削有其自身的特点及适用范围。
钛合金薄壁零件的车削加工
钛合金薄壁零件的车削加工作者：朱书刚来源：《科学导报·学术》2020年第34期摘 ;要：钛合金薄壁零件的车削是车削加工中的重点也是难点，如果薄壁零件变形，对工件的尺寸精度、形位精度和表面粗糙度都会产生影响，钛合金薄壁零件的变形主要是在切削力的作用下，因受力和受热因素的影响而产生的。
薄壁零件在强度、刚度等性能方面比较偏低，在生产加工过程中很容易出现变形的情况，从而造成其生产性能较低。
本文通过对钛合金薄壁零件车削加工的影响因素进行分析，总结出一些相应的应对策略。
关键词：钛合金;薄壁零件;车削加工【中图分类号】TG5 ; ; ; ; ; ; ; 【文献标识码】A1引言经济的日益发展，离不开工艺的进步与创新，钛合金薄壁零件的车削加工已经成为工艺加工行业的重点工作之一。
企业应高度重视薄壁零件的加工过程，加强操作人员综合素养的培养，提升其专业性，不断创新改革加工技术，并建立健全相应的规章制度，创造良好的工作环境，提升加工技术水平，从而提高钛合金薄壁零件质量[1]。
操作人员应在零件允许的误差范围内，进一步提升工作效率，精进薄壁零件加工技术。
2薄壁零件的特点薄壁零件从字面意思可以得知其主要特点就是壁薄，通常情况下，零件壁厚在3mm以下的，我们都会习惯性的称之为薄壁零件。
薄壁零件重量较轻、体积较小、结构比较紧凑，各个零件类型的大小形状也不尽相同，所以在零件实际加工生产过程中，会遇到各种各样的问题，例如薄壁零件的刚性、夹持时的夹紧力、切削振动以及切削热等因素，都会对钛合金薄壁零件的质量产生影响，所以操作人员应充分了解分析影响零件质量的因素，根据钛合金薄壁零件要求的尺寸和形状，不断优化加工零件与刀具之间位置距离的精准度，缩小误差范围，提升零件加工的精准度。
钛合金薄壁件出现体积胀大或缩小的状况，包括在零件加工过程中遇到的错位、弯曲等现象，都属于零件变形。
薄壁零件变形是零件加工过程中最常见的问题，因此，操作员在加工工艺过程中，要不断的创新工艺技术，提高钛合金薄壁零件质量与生产效率。
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Ti-6Al-4V,” J. of Mater. Proc. Tech. (in press).
[J2] J. Sun, Y.B. Guo, 2008, “A New Multi-view Approach to Characterize 3D Chip Morphology and Properties in End Milling Titanium Alloy Ti-6Al-4V” Int. J. Machine Tools and Manufacture, 48 (2008): 1486-1494 [J3] J. Sun, Y.B. Guo, 2008, “Characteristics of 3D Chip Morphology and Properties in End Milling Titanium Alloy Ti-6Al-4V,” Trans. of NAMRI/SME, 36, pp. 373-380(Feature Article, Manufacturing Engineering Magazine, July/2007)
八、研究基础和条件—切屑形貌研究
切削速度对绝热剪切带的影响图 切屑自由表面结构特征 （f:0.08mm/tooth, ap:1.5mm, ae:4mm） (f: 0.08 mm/tooth, ap: 1.5 mm, ae: 4 mm)
八、研究基础和条件—新型刀具结构研究
不等齿间角分布对切削力 频谱的影响 刃口钝化刀具和刃口非钝化刀具对 比实验研究
锯齿状切屑形成机理研究—绝热剪切和应变积聚
切屑-刀具-工件界面作用机理研究—粘结区的摩擦特性难以确定 刀具磨损破损机理—破损机理研究较少 基于有限元数值技术切削加工过程动态物理仿真—计算精度有待提高
（3）冷却润滑技术研究
液氮冷却技术—成本较高 最小微量润滑技术—受切屑阻挡作用
九、项目管理及保障措施
课题组达成了由山东大学牵头，成都飞机工业（集团）有限责任公司、 浙江大学密切配合的共识，通过强强联合、优势互补为项目的顺利完成提 供了可靠的技术保证，为确保高起点、高质量地完成科研任务，拟采取以 下保障措施： （1）成立项目协调小组； （2）建立定期交流机制； （3）成立专家技术组； （4）严格按照科技部有关项目管理办法认真组织实施。
通过山东大学、成都飞机工业（集团）有限责任公司、浙江 大学三方的充分协商，根据各自的工作基础和学科优势，对研究 内容进行了分配，具体方案如下：
山东大学
（1）负责高速切削过程刀具-切屑-材料界面作用机理； （2）刀具结构、材料、涂层和刃口强化等对切屑变形、刀 具磨损、和加工表面质量的影响规律；
（3）弱刚性工艺系统加工颤振控制研究；
等齿间角螺旋立铣刀铣削力及其频谱分布
切削速度对铣削力影响规律
不等齿间角螺旋立铣刀铣削力及其频谱分布
加工工艺参数对表面粗糙度的影响规律
八、研究基础和条件—装夹与切削稳定性研究
利用有限元仿真技术研究了航空薄壁件装夹引起的加工变形 随壁厚变化的规律
不同装夹方式对模态特性的影响
钛合金框类薄壁加工工件装夹示意图
（4）抑制切削颤振钛合金加工新型刀具设计理论研究； （5）典型零件高速切削数据库框架构建。
七、研究任务分配及进度安排—任务分配
成都飞机工业（集团）有限责任公司
（1）负责刀具的切削实验及切削效果评定；
（2）负责建立典型零件加工工艺参数优化及切削参数数据库
等应用平台； （3）典型零件切削路径轨迹规划试验来自究； （4）研究成果的工程应用。
一、支撑条件说明
4. 可能科技条件资源和成果的社会共享方案
一、课题简介
3. 国内外研究现状
（4）钛合金加工新型刀具研究
刀具材料与涂层技术研究—发展快 抑制切削颤振新型刀具结构—缺乏系列理论研究 刀具刃口强化技术—近年来引起关注
（5）加工工艺参数优化研究
以成本、刀具寿命、表面质量等为目标进行优化—缺乏基于切削稳定性工艺 参数优化研究
（6）表面质量完整性研究
[J4] J. Sun, Y.B. Guo, 2007, “Material Flow Stress and Failure in Machining Biomedical Titanium Alloy
Ti-6Al-4V,” Int. J. of Advanced Manufacturing Technology, 38, pp. 1-9. [J5]S.Zhang, J.F.Li, J.X..Deng, et al, “ Investigation on diffusion wear during high-speed machining Ti6Al-4V alloy with straight tungsten carbide tools,” Int. J. Adv. Manuf. Technol.
装夹与切削稳定性研究；
钛合金切削加工材料力学行为研究； 钛合金整体结构件变形预测研究。
八、研究基础和条件—刀具磨损机理及刀具寿命
进行了钛合金高速切削试验，发现钛合金高 速铣削加工过程中刀具发生严重的磨损，刀 具在多种磨损形式的综合作用下发生失效。 进行了正交试验，拟合出不同冷却润 滑条件下涂层刀具和非涂层刀具的高 速铣削寿命公式，为生产实际提供基 础数据。 未涂层刀具干切削：
（7）丹麦B&K公司PLUSE振动采集分
析系统测；
（8）25T SHIMADZU电子万能试验机； （9）自然热电偶车、铣切削温度测量仪 器各1套； （10）NEC TH5104R 红外测温仪 （11）高性能Dell计算机工作站2台； （12）Brown＆Sharpe三坐标测量机； （13）有限元软件ABAQUS、ANSYS。 （14）扫描电子显微镜； （15）硬度计、显微硬度计； （16）台式、便携式表面粗糙度仪； （17）镶嵌机、抛光机。
（1）良好的科研软件环境，拥有： 985科技创新平台：浙江大学“985”先进制造技术与装备科技创新平台；
国家重点学科：机械制造及其自动化； 省级重点实验室：先进制造工程研究所。
（2）硬件环境 Hs664FEDIA五轴高速加工中心、Kistler测力仪、LEICA激光跟踪仪、光动 激光干涉仪、三坐标测量机等大量高端实验设备； （3）人才与技术支持 先进制造工程研究所现有16名教授，18名副教授，为项目顺利开展奠定了人 才基础； 长期与成飞公司合作，围绕整体结构件加工变形机理、薄壁件加工工艺等积 累了丰富的经验。
[J6]Y.L.Ke, H.Y.Dong, G.Liu. “Study on the use of nitrogen gas in high-speed milling of Ti-6Al-4V,”
Transactions of Nonferrous Metals Society of China (Accepted)
从事过多项与钛合金加工相关工艺理论研究，积累了丰富的经验 ；
掌握了国际、国内钛合金加工的大量文献资料； 与多位国际著名制造专家保持这学术交流。
一、支撑条件说明
2.成都飞机工业（集团）有限责任公司：
（1）硬件环境： 面积约20000平米的可实现加工现场恒温控制的现代化厂房；
拥有世界先进大型数控加工中心数十台，65%以上为五坐标加工机床；
七、研究任务分配及进度安排
八、研究基础和条件 九、项目管理及保障措施
一、课题简介
3. 国内外研究现状
（1）钛合金高速切削加工力学行为研究
基于Hopkinson压缩实验钛合金材料本构关系模型—应变率比实际值偏低 基于正交切削实验获得材料本构关系模型—受刀具刃口半径等误差影响
（2）钛合金加工切削机理研究
国家高技术研究发展计划（863计划）
课题经费预算
经费预算汇报内容
一、支撑条件说明
二、经费安排说明
三、科目支出说明
四、配套经费说明
一、支撑条件说明
1.山东大学机械工程学院：
（1）良好的科研软件环境，拥有： 985科技创新平台：高效精密制造技术与装备科技创新平台； 国家重点学科：机械制造及其自动化 ； 省级重点实验室：精密制造与装备 。 （2）硬件环境 五轴高速加工中心、三轴高速加工中心、数控车削中心等优良的实验设备； 残余应力测试仪、高温摩擦试验机、真空高温加热炉、B&K振动测试分析系 统等先进实验仪器与测试系统。 （3）人才与技术支持
浙江大学
（1）弱刚性工艺系统切削加工变形控制；
（2）刀具及切削工艺参数优化； （3）切削路径轨迹规划。
八、研究基础和条件
1. 与本课题相关的研究基础 刀具材料/钛合金高温氧化扩散； 钛合金加工刀具磨损机理及刀具寿命； 冷却润滑方法研究；
切屑形貌研究；
钛合金加工新型刀具结构研究； 表面质量完整性研究；
不同装夹方式对系统第1阶固有频率的影响
八、研究基础和条件
4.近年来发表30余篇钛合金加工的相关论文
[J1] J. Sun, Y.B. Guo, 2008, “A Comprehensive Experimental Study on Surface Integrity by End Milling
一、课题简介
4. 研究意义
通过钛合金高速加工基础理论研究，以及基于切削稳定性新 型刀具设计理论及工艺参数优化研究，结合薄壁类弱刚性零件变 形预测与控制工艺理论研究，为航空制造业提供一整套钛合金 薄壁类弱刚性零件高速高效加工的工艺理论和方法，突破制约
我国先进战机批生产和下一代战机研制瓶颈，为我国下一代战
两条柔性生产线（FMS）。 具有足够的能力进行研究经费匹配。 （2）技术支持 在 歼十、枭龙等项目中钛合金零件的加工中积累了丰富的经验。 （3）人才支持
歼十、枭龙项目培养了一大批科技人员和高素质的操作工人队伍，为本项目顺