高速铣削钛合金刀具磨损形态及磨损机理分析.doc

高速铣削钛合金的刀具磨损形态及磨损机理分析-工程论文高速铣削钛合金的刀具磨损形态及磨损机理分析 张子园ZHANGZi-yuan曰林正英LINZheng-ying曰孙宝军SUNBao-jun(福州大学机械工程及自动化学院,福州350116)摘要院采用整体硬质合金涂层立铣刀对钛合金(Ti-6Al-4V)进行高速干铣削加工试验,利用立体显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(EDS)等手段研究了刀具的磨损形态和磨损机理。结果表明:刀具磨损形态主要有前刀面月牙洼磨损、后刀面层状剥落、涂层剥落、微裂纹、崩刃等方式,刀具磨损失效机理主要是磨粒磨损、粘结磨损、扩散和氧化磨损等多种方式的共同作用。关键词 院高速铣削;钛合金;刀具磨损中图分类号院TG54文献标识码院A文章编号院1006-4311(2015)27-0112-040引言钛合金是一种综合力学性能优良的高温合金材料,具有强重比高、比强度和比刚度高,耐腐蚀性好等许多优点,广泛应用于航空航天、汽车、船舶等工业领域,例如:燃气涡轮发动机、螺旋桨、叶轮、叶片类零件等,但钛合金切削加工性能差,主要表现在切削时摩擦力大、切削温度高、刀具磨损严重等特点,是一种典型的难切削加工材料,长期以来在很大程度上制约了它的发展。[1-3]钛合金的传统切削加工方法,切削线速度很低(多在50m/min以下),加工效率低,大量使用冷却液,刀具使用寿命短,零件表面质量不易保证。[4-5]随着机械制造技术的发展,高速切削加工已成为先进的制造技术之一。对钛合金采用高速切削加工方法可以提高加工效率,减小切削力,提高加工表面质量,降低成本;可以克服其热导率低、高温化学活性高、摩擦因数大等不利于机械加工的缺点。高速切削加工方法是实现钛合金高效加工的有效途径。[6-7]因此,研究高速切削钛合金条件下,刀具的磨损形态及磨损机理有着重要的意义。[8]等对涂层硬质合金刀具加工钛合金的失效方式进行分析。结果表明:在铣削加工钛合金过程中,断续切削力是涂层硬质合金刀具切削刃失效的主要原因。磨损主要发生在前后刀面,切削速度和切削深度是影响涂层硬质合金刀具疲劳和断裂失效的主要因素。AnhaiLi[9]等采用聚晶金刚石刀具进行Ti-6Al-4V钛合金高速铣削试验,研究刀具失效机理。结果表明:高速铣削加工Ti-6Al-4V钛合金,切削速度对PCD刀具磨损方式有很严重的影响。刀具后刀面磨损率随着切削速度而增加。PCD刀具主要失效方式是过早断裂以及粘着磨损和磨粒磨损的综合作用。陆丰玮[10]等对车削TC4钛合金的刀具磨损与切屑形态进行分析,切削TC4钛合金的切屑为典型的锯齿状切屑,刀具的磨损形式主要是粘结与扩散磨损、氧化磨损以及剥落与崩刃。虽然国内外学者对高速切削钛合金刀具磨损破损失效形式进行了一定的研究,但是,大部分研究采用可更换机夹刀片的方式进行高速切削试验,而对于整体硬质合金涂层刀具高速铣削钛合金的刀具磨损机理和切屑形态研究比较少。本文采用整体硬质合金涂层刀具针对Ti-6Al-4V钛合金进行高速铣削试验,利用立体显微镜、扫描电镜和能谱分析等手段,分析了刀具磨损形态和磨损机理,从而为进一步研究钛合金高速铣削提供依据。1切削试验利用BrotherTC-S2CZ-0精密攻丝加工中心机床对Ti-6Al-4V钛合金进行高速铣削,