TC21鈦合金高性能銑削工藝基礎(chǔ)研究.pdf

1、鈦合金在加工中切削效率低、刀具磨損嚴(yán)重、尺寸精度和表面質(zhì)量差。因此,在保證刀具耐用度和加工質(zhì)量的前提下,發(fā)展高材料去除率的機(jī)械加工技術(shù)迫在眉睫。高性能切削工藝可以根據(jù)加工對象的不同,以最高的加工效率獲得具有良好經(jīng)濟(jì)效益并滿足加工質(zhì)量要求的零件產(chǎn)品,然而高性能切削工藝的發(fā)展起步較晚,缺乏充分的理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支持。為此,本文致力于尋求提高鈦合金加工效率和改善已加工表面質(zhì)量的工藝方法,將以新型損傷容限型鈦合金TC21作為研究對象,開展高性能銑

2、削鈦合金的工藝基礎(chǔ)研究。主要研究工作包括:
　　(1)通過在常規(guī)速度和高速下銑削鈦合金TC21的切削試驗,分析了銑削用量、刀具磨損和刀具材料等對銑削力和銑削溫度的影響,討論了刀具的磨損機(jī)理,并從表面粗糙度、加工硬化層和金相組織等方面研究了加工表面完整性,對 TC21鈦合金的銑削加工性進(jìn)行了綜合性評估。獲取了較優(yōu)的精加工銑削參數(shù)范圍,并揭示了銑削時的刀具磨損機(jī)理。
　　(2)分析了大進(jìn)給銑削工藝的特點,通過研究銑削速度和每齒進(jìn)

3、給量對銑削力的影響進(jìn)一步明確了大進(jìn)給銑削工藝的特點,利用夾絲熱電偶測溫方法對大進(jìn)給銑刀刃口切削區(qū)的溫度進(jìn)行了測量。采用掃描電鏡和能譜儀對兩種典型的大進(jìn)給銑刀的刀具磨損形態(tài)進(jìn)行了分析,并探討了大進(jìn)給銑削鈦合金時的刀具磨損機(jī)理,為優(yōu)化大進(jìn)給銑刀奠定了基礎(chǔ)。
　　(3)通過大進(jìn)給銑削TC21鈦合金試驗,重點研究了采用三角形大進(jìn)給銑刀切削鈦合金時銑削用量對切屑宏觀和微觀形貌的影響及其成因。借助金相試樣的顯微分析方法,研究了銑削速度和每齒進(jìn)

4、給量對切屑變形的影響,并從大進(jìn)給銑削時的鋸齒狀切屑成因、鋸齒化程度等方面探究了切屑的變形過程,進(jìn)一步明確了大進(jìn)給銑削工藝特點。
　　(4)分別設(shè)計了具有倒棱刃口和倒圓刃口兩種刃口結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金刀具,并采用高速和高進(jìn)給量的方式進(jìn)行銑削加工鈦合金,探究了這兩種刃口結(jié)構(gòu)對刀具耐用度、刀具磨損和已加工表面質(zhì)量的影響,重點討論了刀具幾何角度、倒棱寬度、刃口鈍圓半徑大小與銑削力、刀具耐用度和已加工表面質(zhì)量之間的關(guān)系。另外,探討了硬質(zhì)合金晶粒大小

5、與兩種刃口結(jié)構(gòu)之間的相互關(guān)系與影響。試驗結(jié)果表明合理的倒棱寬度和刃口鈍圓半徑都能延長刀具耐用度和改善已加工表面質(zhì)量,而且可以采用較高的每齒進(jìn)給量。
　　(5)根據(jù)大進(jìn)給銑削的工藝特點,結(jié)合考慮航空典型零件的結(jié)構(gòu)特征,從程序執(zhí)行的水平進(jìn)刀、垂直進(jìn)刀、行間過渡和層間過渡等幾個方面探討了大進(jìn)給銑削程序編制的特點,并給出了合理的優(yōu)化解決方案,從而保證了大進(jìn)給銑削高材料去除率能力的充分發(fā)揮。應(yīng)用大進(jìn)給銑削工藝加工飛機(jī)典型零件結(jié)構(gòu)的試驗和生產(chǎn)