PCBN高速切削鈦合金實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、鈦合金以其突出的性能優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)防工業(yè)和民用工業(yè)中應(yīng)用廣泛，特別是在航空領(lǐng)域的應(yīng)用極為廣泛。由于目前飛機(jī)上的鈦合金零件多數(shù)是薄壁件，加工時(shí)工件去除率相當(dāng)大，而鈦合金同時(shí)又是難加工材料，切削效率低，刀具磨損嚴(yán)重，用鈦合金制成薄壁件在切削加工中易變形，因此鈦合金的切削加工問(wèn)題一直是航空業(yè)亟待解決的難題。隨著高速切削加工技術(shù)的推廣應(yīng)用，鈦合金的高速切削加工近年來(lái)也成了國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。 國(guó)內(nèi)外對(duì)鈦合金的切削加工方面做了許多研究，取得了一

2、定的進(jìn)展，其中包括切削性能和表面完整性、刀具磨損和刀具壽命等。但是由于鈦合金的難加工性，多數(shù)研究還停留在低速下。論文針對(duì)鈦合金Ti6Al4V的高速加工，分別在切削力、表面質(zhì)量、刀具損壞形態(tài)和損壞機(jī)理，以及刀具壽命四個(gè)方面進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究，為鈦合金加工提供合理的切削參數(shù)，并為研制加工鈦合金的新型刀具材料和提高刀具壽命提供思路。 切削力是切削過(guò)程中重要的物理參數(shù)之一，它的大小直接影響到加工精度和加工質(zhì)量。表面粗糙度作為表面質(zhì)量的

3、一個(gè)衡量標(biāo)準(zhǔn)，它的大小間接反映了刀具在切削過(guò)程中的磨損、破損情況。論文針對(duì)PCBN刀具材料和鈦合金Ti6Al4V工件材料的特點(diǎn)，采用單因素試驗(yàn)法，對(duì)切削力和已加工表面粗糙度進(jìn)行研究，通過(guò)與其它刀具材料作對(duì)比，證明了PCBN在高速、低進(jìn)給量、低背吃刀量下切削鈦合金可以得到較平穩(wěn)的切削力和較低的工件已加工表面粗糙度。 刀具損壞直接影響到刀具的使用壽命和已加工表面質(zhì)量，在實(shí)際生產(chǎn)中影響加工成本和加工效率。論文通過(guò)掃描電子顯微鏡(Sca

4、n ElectronMicroscopy，SEM)觀察和能量分散光譜(Energy Dispersive X-raySpectroscopy，EDS)掃描分析，對(duì)PCBN高速切削鈦合金Ti6Al4V時(shí)，刀具的損壞形態(tài)和損壞機(jī)理進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)PCBN刀具損壞形式是磨損和破損。刀具損壞機(jī)理主要是機(jī)械磨損、化學(xué)磨損和脆性破損。研究還證明了在不同的切削條件下，占主導(dǎo)地位的損壞機(jī)理有所不同，當(dāng)切削用量處于低水平或切削初期和中期時(shí)，以機(jī)械磨損為主

5、，而隨著切削用量的增加或是切削后期，切削熱增加，化學(xué)磨損和脆性破損越來(lái)越突出。 刀具壽命作為高速切削加工技術(shù)的關(guān)鍵，成為國(guó)內(nèi)外研究者研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。論文主要采用對(duì)角正交回歸試驗(yàn)法，求得刀具壽命的經(jīng)驗(yàn)公式，并分析了切削用量對(duì)刀具壽命的影響，即背吃刀量對(duì)刀具壽命的影響最大，其次是切削速度，進(jìn)給量影響的最小。通過(guò)對(duì)刀具壽命的分析，闡述了刀具的磨損規(guī)律，即當(dāng)進(jìn)給量和背吃刀量都處于低水平時(shí)，切削初期磨損快速增加；切削中期磨損平穩(wěn)；切削后期