硬质合金立铣刀高效铣削钛合金表面完整性研究

• 作 者: 鲁炎鑫
• 出 处: 湘潭大学
• 发表日期: 2016年期
• 关键词: 整体硬质合金 立铣刀 钛合金 振动 表面完整性

钛合金Ti6Al4V的牌号为TC4,其具有其优异的综合性能,因此被广泛应用于航空航天领域,但是钛合金是一种典型的难加工材料。首先,钛合金的弹性模量很低,在铣削加工过程中工件的已加工面容在刀齿切入和切出工件的时候易产生挤压以及回弹,从而造成加工平面的铣削厚度产生周期性变化,致使铣削力发生波动导致加工系统产生自激振动,自激振动加速了刀具的异常破损,使工件表面质量变差;其二,钛合金导热性能差,因为容易造成刀具铣削过程中温度过高,又由于其高温化学活性高从而容易导致刀具与其发生化学反应,时刀具扩散磨损严重。同时,在航空航天领域中,钛合金工件一般都以薄壁件居多,从而导致在加工钛合金工件时需要从钛合金的胚料中取出大量材料,因此如何提高钛合金工件的质量以及加工效率成为了钛合金制造业首要解决的难题。为了研究钛合金难加工的问题,本课题将以Ti6A14V为研究对象,借助于试验研究,利用硬质合金立铣刀对Ti6A14V材料进行铣削加工,并从刀具的磨损、铣削参数、刀具结构等因素入手,系统、深入的研究其整体硬质合金立铣刀铣削钛合金时对表面完整性的影响。该应用研究对于实际钛合金铣削加工具有指导意义,对于在保证钛合金工件表面质量的前提下实现高速高效加工具有重要价值。本文主要研究内容如下:1.利用正交试验法铣削钛合金工件,分析铣削参数对硬质合金立铣刀的磨损影响,以及观察刀具的磨损形态,并重新定义刀具的失效标准,为后面刀具磨损对钛合金加工表面完整性影响打下基础。2.通过正交试验法,研究硬质合金立铣刀铣削钛合金时,铣削参数对工件表面粗糙度的影响大小,并根据刀具铣削时的动态特性分析刀具的磨损对已加工件表面粗糙度影响。3.分析等齿距结构立铣刀与不等齿距立铣刀的结构差别,对不等齿距结构立铣刀的减振机理进行研究,并利用钛合金铣削实验对等齿距刀具和不等齿距刀具铣削钛合金时的动态特性进行研究。4.从已加工工件表面形貌、刀具磨损形态、工件表面粗糙度、工件表面硬化情况以及工件表面金相组分析入手,研究不同结构的刀具在后刀面磨损量VB=0和VB=0.05mm时,分别在不同铣削参数下加工钛合金工件对工件表面完整性的影响。