钛合金高速铣削温度的试验研究
钛合金TC4铣削试验研究
钛合金TC4铣削试验研究【摘要】：本文通过对TC4钛合金锻件进行单因素铣削实验，得出其切屑形态随着铣削深度a的增大将由紧密螺旋状逐渐变为松散状的结论。
通过铣削率模型，找到了在特定铣削速度和进给速度下，铣削钛合金的最佳深度范围，对于钛合金铣削加工具有生产指导意义。
【关键词】：钛合金；切屑形态；铣削深度；铣削体积；铣削时间；铣削率引言钛合金具有质量轻、强度高、高温性能好、耐腐蚀等许多优点.在航空航天、船舶和化工等工业部门得到广泛的应用[1]。
但由于钛合金导热系数低、摩擦因数大、弹性模量小、化学活性大、切屑与前刀面的接触面积小，使得钛合金切削加工性较差[2]。
目前TC4应用比较广泛，是以α相为主的双相合金，β相一般少于30%，其综合性能好，组织稳定，有良好的韧性、塑性和高温变形性能。
但是，在高速条件的切削力、切削温度以及刀具磨损机理等方面还有很多现象解释不清，对工件的表面质量的影响方面等问题，针对这些问题国内外学者做过很多研究。
Narutaki对钛合金TC4的切削力和切削温度进行研究得到：切削钛合金时刀具磨损并非切削力所致，而切削温度是致使钛合金难以继续切削的主要原因。
F. Klocke，N等人在分析和实验的基础上，对涂层硬质合金刀具铣削TC4的效率进行了评价，用有限元的方法对切削时的应力-应变曲线进行分析。
1试验材料及过程1.1.试验材料试验材料为TC4钛合金锻件，尺寸为290mm×192 mm×65mm，其化学成分见表1。
表1 TC4钛合金的化学成分%合金牌号成分抗拉强度σb/MPa伸长率δ/% 冲击韧性ak/104J·m-2 硬度HB 弹性模量E/106MPa 导热系/W·（m·K）-1TC4 TC4 903 10 39.24 320-360 0.111 5.441.2.试验条件与过程为研究铣削时钛合金的切屑形态与铣削深度的关系，并确定在特定铣削速度和进给速度条件下的最佳铣削深度范围，应用单因素试验方法，设计了采用25HSS的莫氏锥柄立铣刀在X5032立式升降台铣床上对试件连续铣出台阶面的实验。
钛合金高速铣削刀具磨损的试验研究
实验材料
• 实验材料为TC4(Ti6Al4V) 。TC4钛合金的 化学成分见表1，其典型性能见表3。
四种试验铣削速度条件下的刀具磨损VB 与铣削路程 lm的关系曲线图。
2.刀具材料对刀具耐用度的影响 有人曾采用国内某公司改进生产的Y330 整体硬质合金刀具，刀片材料为WMG40 的镶齿刀具按试验选定的参数进行钛合 金的铣削加工的试验。
在金属切削加工中，提高刀具耐用度、降 低刀具的磨损、提高加工效率、加工精度和改 善表面质量，是高速切削过程迫切需要解决的 重大问题。 实现高速切削的关键因素之一是选择先进 的刀具材料。刀具材料的改进，可提高刀具抗 磨损的能力，使刀具能够承受更高的应力和热 载荷。由于切削速度的提高或进给、切深加大， 刀具材料的特性不同等影响因素，刀具磨损的 规律也呈现出与常规切削条件下不同的特性。
单位面积上的切削力大，加工冷硬现象 严重，刀具后刀面的摩擦、黏附、黏结 磨损严重等，产生的铣削力较大，是一 种较难加工材料。钛合金的高速切削是 提高钛合金加工效率、降低加工成本最 有效的方法之一。刀具的磨损是制约高 速切削应用最主要的因素，分析刀具磨 损机理并降低刀具磨损程度是发展飞机 钛合金零件高速铣削工艺的关键技术。
依据实验所得数据表1，刀具牌号为 WMG40的钛合金刀具耐用度曲线V-T和Vlm如图5和图6所示图中曲线是根据表1的实 验数据绘制的，粗线为泰勒公式 V T m C 和 lm V m C 的拟合线
图5-切削速度V与切削时间T的关系
图6-切削速度V与切削路程lm的关系
3.刀具磨损机理探讨 在低速切削时，由于铣刀和工件 的接触时间相对较长，切屑在应力和 温度的作用下易于粘附在前刀面，粘 附在前刀面上的切屑会产生周期的脱 落和热冲击的双重作用，结果在刀刃 上形成微裂纹，随后裂纹继续扩展形 成锅底形裂纹。这种粘结撕裂形成的 裂纹随切削的进行不断扩张，最终引 起刃口附近的刀具材料崩落。
低温喷雾射流冷却高速铣削钛合金加工性能研究
参 考 文 献
［ ］ Ｇ ｂ ｏ Ａ ｈ ｙ ．Ｃ ｌ ｌ ｌ ｓ Ｓｒｃ ｒ ｄ ｒ ｅ １ ｉ ｎＬＪ ｓ ｂ Ｆ ｅ ｕａ Ｓ ｉ ： ｔ ｔ ｅａ ｏ — ｓ ， Ｍ ｌ ｒｏｄ ｕｕ ｎ Ｐ ｐ
钛 合 金 因具 有 比 强 度 高 、 强 度 好 、 腐 蚀 以 及 热 热 耐
导 率 低 等 优 点 ， 航 空 、 天 及 化 学 工 业 等 部 门 中 的 应 在 航 用越 来 越 广泛 …。 而 ， 合金 是 一种 难 加工 材 料 ， 然 钛 具
有 较 差 的 切 削 加 工 性 能 ， 要 是 切 削 中 因 导 热 不 畅 致 主
Ｎ・ ｍｍ， 径 Ｒ ＝４ ｍ ， 径 ｒ ０ ｃ ， 筒 长 度 ｌ 外 ５ｏ 内 ＝２ ｍ 圆 ＝
４ ０Ｃ Ｉ杨 氏 模 量 Ｅ ＝３ ５ＧＰ ， 松 比 ＝０ ３ 。 ５ ｌ， Ｉ ． ａ 泊 ． ４ 通 过 有 限元 数值 计 算 ， 到如 图２ 示 的 曲线 图 。 得 所 这 些 计 算 结 果 的渐 进 变 化 有 力 地 说 明等 效 剪 切 模 量 存
术 要有４ 类 ： 大
和 有 限 元 模 型 ， 施 加 边 界 条 件 求 解 ， 个 建 模 和 分 析 并 整 求 解 的 过 程 在 有 限 元 软 件 ＡＮＳ ＹＳ平 台 上 进 行 ， 文 在 本
形 孔构 型 的蜂 窝材 料 进行 有 限 元建 模 和分 析计 算 ， 得 到 了 等 效 剪 切 模 量 。 值 结 果 表 明 ， 一 定 体 分 比条 件 数 在 下 ， 着 单 胞 的 尺 寸 逐 渐 减 小 ， 尺 度 系 数 ｎ逐 渐 增 随 即 大 时 ， 形 孔 蜂 窝 材 料 结 构 的相 对 剪 切 模 量 逐 渐 减 小 ； 方 当 尺 度 系 数 ｎ增 大 到 一 定 值 时 ， 对 剪 切 模 量 趋 于 一 相
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
试件尺寸 ： ０ ｍ× ３ ｒ ３ ｒ ｌ ｒ ３ａ １０ ｍ× ０ ｍ ａ ａ
果 ， 优化 的高 速 铣 削参 数 条件 下 ， 究 高 速铣 削 在 研
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
变形 ， 加工表 面的 回弹 量 大 ， 成 切 削 时变 形 系 数 造
小， 切削温度高 ， 单位面积上 的切 削力大 ， 冷硬现
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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
《钛合金TC4高速切削加工性试验研究》
《钛合金TC4高速切削加工性试验研究》一、引言随着现代工业的快速发展，钛合金因其优良的力学性能和耐腐蚀性能，在航空、航天、医疗及汽车制造等领域得到广泛应用。
其中，钛合金TC4因其优异的综合性能而备受关注。
然而，由于钛合金的高硬度和低导热性等特点，其切削加工过程往往面临诸多挑战。
因此，对钛合金TC4的高速切削加工性进行试验研究，对于提高其加工效率、降低生产成本具有重要意义。
二、试验材料与方法1. 试验材料本试验选用钛合金TC4作为研究对象，其具有优良的力学性能和良好的加工性能。
试验中使用的切削工具为硬质合金刀具。
2. 试验方法（1）切削参数设计：根据实际生产需求，设计不同的切削速度、进给量和切削深度，进行多组切削试验。
（2）切削过程：采用高速切削机床进行切削加工，记录各组试验的切削力、切削温度等数据。
（3）切削质量评价：对加工后的工件进行表面质量、尺寸精度和形位公差等指标的评价。
三、试验结果与分析1. 切削力分析试验结果表明，随着切削速度的增加，切削力呈现先减小后增大的趋势。
在一定的切削速度范围内，切削力的减小有利于降低切削过程中的热量产生，从而降低切削温度。
然而，过高的切削速度可能导致切削力的增大，增加切削过程中的振动和工件表面损伤。
2. 切削温度分析切削温度是评价高速切削加工性能的重要指标。
试验发现，切削温度随着切削速度的增加而升高。
在一定的进给量和切削深度下，合理的选择切削速度对于控制切削温度、提高工件表面质量具有重要意义。
3. 表面质量与尺寸精度通过对加工后的工件进行表面质量、尺寸精度和形位公差等指标的评价，发现合理的切削参数组合能够获得较好的工件表面质量和尺寸精度。
同时，采用合理的刀具和切削液能够进一步降低工件表面粗糙度，提高形位公差。
四、结论通过对钛合金TC4的高速切削加工性试验研究，得出以下结论：1. 合理的切削参数组合能够降低切削力、切削温度和工件表面粗糙度，提高工件表面质量和尺寸精度。
《钛合金TC4高速切削加工性试验研究》
《钛合金TC4高速切削加工性试验研究》摘要：本文通过对钛合金TC4材料的高速切削加工性进行实验研究，分析了不同切削参数对切削力、切削温度以及表面质量的影响，并探讨了其加工性能的优化策略。
通过实验数据及结果分析，为钛合金TC4的高速切削加工提供理论依据和实际指导。
一、引言钛合金因其优良的力学性能和耐腐蚀性能，在航空、航天、医疗及汽车制造等领域得到广泛应用。
TC4作为钛合金中的一种，其切削加工性能的研究对于提高产品质量、降低生产成本具有重要意义。
本文旨在通过高速切削加工性试验，探究TC4的切削行为及优化加工参数。
二、材料与实验方法1. 材料选择：选用钛合金TC4作为研究对象，其具有较高的强度和良好的塑性。
2. 实验设备：采用高速数控铣床进行切削实验，配备高精度测力仪和热像仪以监测切削力和切削温度。
3. 实验方法：设计不同切削速度、进给量和切削深度的组合，进行正交切削实验。
记录切削力、切削温度以及工件表面质量等数据。
三、实验结果与分析1. 切削力分析：随着切削速度的增加，切削力呈现先减小后增大的趋势；进给量的增加会导致切削力的增大；而切削深度的增加对切削力的影响相对较小。
2. 切削温度分析：切削温度随切削速度的增加而升高，进给量和切削深度对切削温度也有影响，但影响程度较小。
3. 表面质量分析：合适的切削参数能获得较好的表面质量，表面粗糙度随切削速度的增加先降低后增加，而进给量和切削深度对表面粗糙度的影响较大。
四、优化策略与讨论1. 优化切削参数：根据实验结果，可得出最优的切削参数组合，以降低切削力和切削温度，提高工件表面质量。
2. 刀具选择与维护：选用合适的刀具材料和涂层，保持刀具的锋利度，可有效提高切削效率和工件质量。
3. 工艺路线优化：通过合理安排工艺流程，如预处理、热处理等，可改善TC4的加工性能。
4. 考虑工艺参数的交互作用：在实际生产中，应综合考虑各工艺参数的交互作用，以获得最佳的加工效果。
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。
钛合金高速铣削温度的试验研究
２０ ０ ６年 ８川
钛合金高速铣 削温 度的试验 研究
张 义 平
（ 州市 职业 大学 机 电工程 系 ， 苏 江苏 苏州 ２ ５ ０ ） ｌ １４
［ 摘 要 ］ 钛合金 由于导热性 差和化学亲和性 强等原因， 在其切削加工 时切削温度高 、 刀具磨损严重 ， 影响切 削速
度 的 进 一 步 提 高 切 削 温 度 不 仅 直接 影 响 刀 具 的 磨 损 和 耐 用 度 ， 且 也 影 响 工 件 的 加 工 精 度 和 已加 工 表 面 质 量 而
钛合 金 。钛合 金化学 活性 大 ， 导热 系数小 ， 弹性 模量 小， 因此钛 合金 刚 性 差 ， 工 时 易 变形 ， 工 表 面 的 加 加
弹量 大 ， 成切 削时 变 形 系 数 小 ， 削 温 度 高 ， 造 切 单 位 面积上 的切 削力 大 ， 硬现 象严 重 ， 冷 故其 加 工较 困
温度 进行 了试验 研究 。 ｌ 试 验方 法与试 验条 件
１ １试验 方法 与 夹丝热 电偶测 温原理 ．
空、 天、 航 海洋 、 车 、 育 、 体 医学 等 领 域 。钛合 金 按金 相特 点 分 为 Ｏ 型钛 合 金 、． ３型 钛 合 金 、 ｒ ． Ｏ＋１ ｒ Ｂ型
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第１ ７卷
第 ３期
：ｌ１ｌ 、 久 ： 报 十＿ ｛ ｌ １ ｉｌ ｆ ｌ 、
Ｊ ｕ ａ ｏ ｕ ｈ ｕ Ｖｏ ａｉ ｎ ｌＵｎ ｉ， ｏ ｍ ｌ ｆＳ ｚ ｏ ｔ ｔ ａ ｏ ｉ¨ｓ ｔ ｘ
、（ １ Ｎ ３ ， ７ ｌ ｏ Ａｕ ． ０ ６ ｇ２０
本 并且 可 以加工 高 硬 度 材 料 等优 点 ， 因此 该 技 术 得 到 了迅 速发展 。现 在 ， 高速切 削技 术 已渐 趋 成熟 ， 并
TC4钛合金高速铣削表面粗糙度研究
TC4钛合金高速铣削表面粗糙度研究摘要：TC4 钛合金被广泛地用于航空航天等众多领域，为了提高钛合金零件的表面加工质量和加工效率，对 TC4 钛合金高速铣削表面粗糙度进行研究具有十分重要的意义。
关键词：TC4 钛合金；正交试验；切削参数；表面粗糙度；1 引言TC4 钛合金具有优良的耐腐蚀性、小的密度、高的比强度及较好的韧性和焊接性等优点，在航空航天等许多行业都得到广泛的应用。
从现在的行业和产品上来看，所有钛合金产品中有大约60％的产品原料为 Ti-6Al-4V，α+β 钛合金是工业上应用最多的一类钛合金。
在实际应用中，对钛合金产品的表面粗糙度要求很高，因为表面粗糙度与零件接触刚性、耐磨性以及产品的疲劳强度和振动等许多方面都存在着密切的联系，这些方面会严重影响到机械产品的使用寿命，表面粗糙度已经成为衡量表面质量的一项重要指标。
因此，研究钛合金零件的表面质量，降低表面粗糙度有着十分重要的意义。
目前，对不同型号钛合金的研究十分普遍，主要研究方法有支持向量机法、响应曲面法和正交试验法等。
在已有的采用正交试验法的钛合金表面粗糙度研究中多选择三个试验因素，而在切削加工中能够对产品表面质量产生影响的因素有很多，其中切削参数、不同零件的结构特点、刀具类型和材料、加工中随机因素等方面，特别是切削参数对产品粗糙度的会产生巨大的影响。
2 正交试验方案设计2.1 确定试验因素和水平正交试验法是一种科学地安排与分析多因素试验的方法，主要作用是能够用较少的试验次数找出不同因素及水平间的最优搭配。
进行正交试验的第一步工作就是明确试验目的，在此基础上确定试验指标，根据经验和手册选择影响因素，将同一因素设置出不同的因素水平，再将因素和水平进行合理的搭配形成正交表。
在铣削加工中最主要的切削参数有每齿进给量 fz、加工中刀具的切削深度 ap、机床的主轴转速 n 和切削宽度 ae，所以选取以上 4 个切削参数作为试验因素，根据钛合金 TC4 高速加工的生产经验和加工手册选取 4 个水平，建立正交试验表 L16（45）。
钛合金高速外圆磨削的温度特征实验研究
ＺＨＡＮＧ Ｄｉ ａ ｎ— ｃ ｏ ｎ ｇ，Ｌ Ｉ Ｂｅ ｉ — ｚ ｈ ｉ ，ＺＨＡＮＧ Ｊ ｉ ａ — ｌ ｉ ａ ｎ ｇ，ＰＡＮＧ Ｊ ｉ ｎ ｇ — ｚ ｈｕ
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ，Ｄ ｏ ｎ ｇ ｈ ｕ ａ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ，Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ２ ０ １ ６ ２ ０，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
的测 试 实验 ， 分析 了砂轮 线 速度 、 磨 削深度及 工件速 度等 工 艺参数 对 工件表 面磨 削温度 的 影响机 制 。
揭 示 了表 面磨 削温度 随 着砂 轮 线速度 的提 高而上 升 ， 以及 随 磨 削深 度 的增 加 而升 高， 随 工件 速 度 的 提 高而 下降 的变化规 律 。实验 结果 可为进一 步研 究 高速 磨 削机 理 及优 化 工 艺参数 提供 依据 ， 从 而实 现 改善 工件表 面质 量 、 提 高加 工效率 的 目的。
文章编号 ： １ ０ ０ １—２ ２ ６ ５（ ２ ０ １ ３ ） ０ ７—０ ０ １ ６—０ ３
钛合金高速 外圆磨削的温度特征实验研究 米
张 电丛 ， 李蓓 智 ， 张 家梁 ， 庞 静 珠
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他切削条件q
表 2 切削用量和其他切削条件
/ · i一 m mn 1
切削速度
/ mm
5 ,0 ,5 ,0 ,5 , 0 0 10 10 2020 3 , 0
3 0 0 0 0 0 ,0 ,5 ,0 , 5 4 4 5 5 5
)称 甚 臻 (趁
径向切宽 每齿进给量 冷却方式 后刀面磨损
第 1 卷 第3 7 期
20 06年 8月
苏州市职业大学学报 Ju ao Szo Vctnl vrt or l uhu aoa U i sy n f o i n ei
Vo. l1 7
6 A g2 x) u .[
N. o3
钦合金高速铣削温度的试验研究
张 义 平
( 苏州市职业大学 机电工程系, 苏州 250 ) 江苏 11 4
开始在制造领域大显身手.钦合金的高速切削是提 高钦合金加工效率, 降低加工成本最有效的方法之
p wl i a 等用半人工热电 n l 偶法测量了 铣削温度并利用
红外摄像的方法对切屑温度进行测量.此外还可以 利用金相法, 低熔点合金粉末等方法间接测量刀具
温度.
一Uo l 钦合金传统的切削速度一般在5m mn以 0/ i 下, 其高速切削通常是指切削速度大于1 m mn 0 /i 0
时 间 (e) sc
图2 热电势信号局部放大图
13温度信号处理 .
当切削刃离开康铜丝后 , 接触点处的温度渐渐
万方数据
苏州市职业 大学学报
第1 7卷
自
下降, 直到下一个切削刃切到康铜丝之前, 接触点的 温度降至最低, 2中的 B 图 C曲线对应此过程.所 以, 这一阶段的热电势信号为脉动曲线.第三个阶 段为刀具切出康铜丝直到切离工件阶段.在这一阶 段, 刀具远离接触点, 接触点逐渐冷却, 所以此时的 热电势信号为平滑下降的曲线. 在一个铣削周期中, 存在一个切削弧区.图2 中的波峰 B点所代表的温度, 为刀具切人康铜丝的 瞬间, 刀具, 工件和康铜丝接触点处的温度, 可以认 为是铣刀在此时刻的瞬时温度; 随着铣刀沿进给方 向前进, 在从铣刀开始切到康铜丝到铣刀最后一次 切到康铜丝的过程中, 康铜丝的头部不断的被铣掉, 铣削刃和康铜丝接触点在每段切削弧区上所处的相 对位置也从弧区的切人点逐渐过渡到切出点.本文 中取最高点对应的平均温度为铣削温度. 2 试验结果与讨论 21 . 切削用量对铣削温度的影响 图3 为三种刀具的铣削 T 1 A 5钦合金的温度随 切削速度变化的曲线.可以看 出, 切削温度随铣削 速度增加而升高, 其影响趋势在 v 0 / i < m mn比较 2 0 明显, > m mn 在v 0 / i的切削速度范围内, 2 0 温度的变 化并不明显.T 1 钦合金的相变温度为 12℃ 士 A5 00 3', 0 所以在试验所用的速度范围内, C 铣削温度不会 引起 T 1 钦合金材质的热损伤. A5
0.4 0.6 0.8 1 1.2 1
径向切宽(m m) 图5 切削温度和径向切宽的关系曲线
(, m 01 v 0 / i a= m f . = 0m mn 6 . m = m 2 )
35 0
(p )侧 明 显 粥
空, 海洋, 航天, 汽车, 体育, 医学等领域〔. ' 钦合金 」 按金相特点分为.型钦合金, R a+ 型钦合金, 型 R
钦合金.钦合金化学活性大, 导热系数小 , 弹性模量
小, 因此钦合金刚性差, 加工时易变形, 加工表面的 回弹量大, 造成切削时变形系数小, 切削温度高, 单 位面积上的切削力大, 冷硬现象严重, 故其加工较困
(, m = m v 1 m mn a= m a I = 5 / i 6 ~ m 0 )
:0 0 60 0 X0 0 40 0 30 0 20 0
林 iW t r 书 - al e
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. .一D j tV = . m i e. 0 2 m B
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DEE IJ T
整体
2 0
S P一S C 4 2 O S 10一2 (一 0 0 x1 0 0) 2 F 5 8 Z 7
' 实际切削是只用了一个刀片, 所以相当于一个刀齿. 为了研究不同的切削用量 , 刀具磨损状态和切 图2 为试验测得的铣削过程中典型热电势信号 图的局部放大图.铣刀从切人工件到切出工件整个 削方式下 T 1 钦合金的铣削温度, A5 分别对速度, 径 过程中的 热电势信号可以分为三个阶段「.因为铣 ' 〕 向切宽和每齿进给量的单因素进行了试验, 并且对 削是断续切削, 当切削刃切到康铜丝的瞬间, 接触点处 不同冷却条件和磨损状态下的铣削温度进行了研 的温度迅速升至最高, 中A 段曲线对应此过程. 图2 B 究.表 2 列出了本次试验研究的切削用量范围和其
由于在高速铣削时, 刀具处于高速旋转状态而 且刀具的切削时间非常短, 在选用测温方法时必须 考虑测温的响应时间.在采用夹丝法的半人工热电 偶测量工件的铣削温度时, 可以采用比较细的康铜 丝, 在切削时可以形成较小的热结点, 提高测温的响 应速度, 而且可直接获得已加工表面的温度和切削 刃口的温度.因此在研究中采用了夹丝法的半人工
〔 关键词〕 钦合金; 高速铣削; 切削温度 【 中图分类号」 T 5 G4 【 文献标识码I
0 引言
A
【 文章编号1 0 - 4520 )3 0 08 - 4 1 8 57(060 - 0 00 0 0
钦合金强度( 强度/ 密度) 远大于其他金属结构 材料 , 热强度高, 低温性能好 , 因此使用范围宽, 抗腐 蚀性能强.这些突出优点使钦合金被广泛应用于航
接点.由工件和康铜丝构成了一个热电偶, 可以通
康 铜丝
过其冷端和热端之间的热电势测 出当时的铣削温
度. 试验所用的夹丝热电偶测温装置简图如图 I 所
不 .
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由于由钦合金和康铜丝组成的热电偶为非标准 热电偶, 只有对其进行标定才能由测得的热电势确 定实际铣削温度.标定时, 由镍铬 一 康铜组成标准 热电 偶和由工件 一 康铜组成的待标定热电偶同时被 加热并保证两组热电偶的热端和冷端温度分别相
同, P52 用H36 信号分析仪同时记录标准热电偶和
待标定热电偶的电势, 查表后, 可以得到康铜 一 钦合 金热电偶的电势和温度的对应关系. 12试验条件 .
图 1 夹丝法温度测量示意图
热电偶进行铣削温度的测量.夹丝热电偶是一种通 试验在 M R N 70 C O U P1 加工中心上进行, I C 主 过在工件中插人热电偶丝来测量切削温度的方法. 轴最高转速为 1 0r .工件材料为 T 1 8 0m 0 p A5钦合 测温试验采用了两片经过磨削后的5 x x m 0 0 0 5 1m 金, 名义成分为:65 l r oV 属于典型的近 a T . Zl , i A M l 2 的钦合金试样和厚度为00m . m的康铜扁丝构成热 8 钦合金, 1 主要用于制造 50 T 5 A 0℃以下长期工作的 电偶.两片试件 由夹具夹紧, 固定在测力仪上. 飞机, 并 发动机零件和焊接承力零部件.热电偶的电 在试验时, 康铜丝 , 试件和夹具均用绝缘层隔开, 以 势信号用 H 36 动态信号分析仪测量和记录.试 P52 防干扰信号.铣削进给方向与康铜丝方向垂直, 当 验选用了W lrDe和SC ae, t it E O三个生产厂家生产 j 铣刀切入工件时, 由于工件材料的剪切变形而使康 的硬质合金刀具, 刀具的具体型号见表 t o 铜丝和工件之间的绝缘层被破坏 , 形成一个瞬间热 表 I 试验使用的刀具型号
〔 要〕 钦合金由于导热性差和化学亲和性强等原因, 摘 在其切削加工时切削温度高, 刀具磨损严重, 影响切削速 度的进一步提高.切削温度不仅直接影响刀具的磨损和耐用度, 而且也影响工件的加工精度和已 加工表面质量. 影响切削温度的因素主要有切削用量, 冷却条件及刀具磨损等, 本文重点对钦合金高速铣削时的切削温度进行试 验研究.结果表明: 随锐削速度 v 的提高铣削温度明显上升, v 0 / i时铣削温度上升缓慢; 在 > m mn 2 0 高速锐削采用 冷却液, 可显著降低铣削温度, 并可延长刀具使用寿命; 刀具磨损对铣削温度的影响非常显著, 随刀具磨损程度的 增加铣削温度上升明显.
/ mm
0 6,. 1 0 12 . 8,. ,. 1 , .2 .6 00 , .0 0 1
干切削, 空气油雾
v 0 B . v = . B= , = 2 B 3 v 0 , 0
1 . 5 5 6 . 0 1 7 . 5 5 1 7 . 0 5 1 8 5
数之一.测量切削温度常用的方法有刀具工件 自 然 热电偶, 人工热电偶, 自 半 然热电偶, 金相观察和红 外测温等等.本文的研究目 标是借助课题的部分研 究成果, 在优化的高速铣削参数条件下, 采用夹丝热 电偶法对不同条件下高速铣削 T 1 钦合金的切削 A5 温度进行了试验研究. 1 试验方法与试验条件 11 . 试验方法与夹丝热电偶测温原理 铣削温度的测量通常采用 自 然热电偶法进行测
生产厂家
S O EC W atr l e
类型 机夹刀片 机夹刀片
直径/ m m
3 2 2 5
齿数 Z
3串 2*
4
刀具规格代号
刀柄 8 1. 23 .S 04一 23 276 一 523 一 0 1.A 9
刀片X M 1 48R一 E8T5M O X2 0T M 0 , 0 20
刀柄 F00 H 3 .2 . . 34 . A 05Z2 1 6 0 5 刀片 Z G 102R 一K 5 D T 40 5 8
〔 收稿日 期」 20 - 4 06 - 0 0 2 〔 基金项目」 江苏 省教育厅自 然科学 研究项目 0KD61 ) (5J409 0 8 〔 作者简介〕 张义平(94 , 江苏连云港人, 16 一) 男, 副教授, 研究方向: 先进制造技术.