PCD刀具加工鈦合金的試驗研究.pdf

1、鈦合金由于其具有比強度高、抗腐蝕能力強等優(yōu)良性能，已被廣泛用于航空、航天、化工等領域。但是其可加工性能差，屬于典型的難加工材料。目前國內外鈦合金加工主要采用無涂層的硬質合金刀具，但切削速度被限制在4.5m/min以下，大大限制了鈦合金的加工效率，如何實現對鈦合金材料進行高效加工成為一個亟待解決的難題。聚晶金剛石刀具(Polycrystalline Diamond，簡稱PCD)可以實現對鈦合金的高效加工，與硬質合金刀具相比具有切削速度高、

2、刀具壽命長等優(yōu)勢。在加工中切削力的變化和熱塑剪切失穩(wěn)的發(fā)生將直接影響加工精度、刀具磨損和表面質量。本文通過對鈦合金切削時切削力、表面粗糙度以及熱塑剪切失穩(wěn)等問題的深入研究，為生產實際中鈦合金的平穩(wěn)、高效加工提供理論依據。主要內容如下： 1)通過切削力試驗，研究了切削用量對鈦合金Ti-6A1-4V靜、動態(tài)切削力的影響規(guī)律，并從理論上進行了深入分析。 2)通過表面粗糙度的正交試驗，分析了切削用量對鈦合金Ti-6Al-4V表面

3、粗糙度的影響規(guī)律，分析了表面粗糙度變化的原因。并以Ra和Rz為指標，進行了方差分析，方差分析結果表明：進給量和切削深度均對Ra、Rz有顯著影響。 3)采用金相顯微鏡和掃面電子顯微鏡觀察不同切削條件下的切屑的剪切帶形貌，分析了熱塑失穩(wěn)條件下切屑內部的變形特征、剪切帶形貌轉變以及切削速度對剪切帶寬度和間距的影響。分析結果表明切屑內部在很窄的區(qū)域內發(fā)生了較大的剪切滑移變形。剪切帶經腐蝕后呈白亮狀，組織細密，而其周圍的基體由于受熱影響較

4、小未發(fā)生較大變形。另外隨著切削速度的提高，剪切帶由形變帶向轉變帶發(fā)展，剪切帶寬度和間距與切削速度成反比。 4)通過軟件Digimizer對鋸齒形切屑的形態(tài)參數進行了測量和分析，研究了切削用量對鋸齒形切屑的步距、鋸齒化程度、切屑的形成頻率和鋸齒齒尖角的影響。 5)通過計算鋸齒形切屑內的剪應變，測量剪切帶內外的顯微硬度和切屑的X射線衍射分析，對不同切削條件下鈦合金Ti-6A1-4V組織轉變進行了研究，證實了在發(fā)生熱塑剪切失穩(wěn)