PCD刀具加工鈦合金的試驗(yàn)研究.pdf

1、鈦合金由于其具有比強(qiáng)度高、抗腐蝕能力強(qiáng)等優(yōu)良性能，已被廣泛用于航空、航天、化工等領(lǐng)域。但是其可加工性能差，屬于典型的難加工材料。目前國(guó)內(nèi)外鈦合金加工主要采用無(wú)涂層的硬質(zhì)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(shí)現(xiàn)對(duì)鈦合金材料進(jìn)行高效加工成為一個(gè)亟待解決的難題。聚晶金剛石刀具(Polycrystalline Diamond，簡(jiǎn)稱PCD)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鈦合金的高效加工，與硬質(zhì)合金刀具相比具有切削速度高、

2、刀具壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)。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(zhì)量。本文通過(guò)對(duì)鈦合金切削時(shí)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(chǎn)實(shí)際中鈦合金的平穩(wěn)、高效加工提供理論依據(jù)。主要內(nèi)容如下： 1)通過(guò)切削力試驗(yàn)，研究了切削用量對(duì)鈦合金Ti-6A1-4V靜、動(dòng)態(tài)切削力的影響規(guī)律，并從理論上進(jìn)行了深入分析。 2)通過(guò)表面粗糙度的正交試驗(yàn)，分析了切削用量對(duì)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(biāo)，進(jìn)行了方差分析，方差分析結(jié)果表明：進(jìn)給量和切削深度均對(duì)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(nèi)部的變形特征、剪切帶形貌轉(zhuǎn)變以及切削速度對(duì)剪切帶寬度和間距的影響。分析結(jié)果表明切屑內(nèi)部在很窄的區(qū)域內(nèi)發(fā)生了較大的剪切滑移變形。剪切帶經(jīng)腐蝕后呈白亮狀，組織細(xì)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(zhuǎn)變帶發(fā)展，剪切帶寬度和間距與切削速度成反比。 4)通過(guò)軟件Digimizer對(duì)鋸齒形切屑的形態(tài)參數(shù)進(jìn)行了測(cè)量和分析，研究了切削用量對(duì)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(guò)計(jì)算鋸齒形切屑內(nèi)的剪應(yīng)變，測(cè)量剪切帶內(nèi)外的顯微硬度和切屑的X射線衍射分析，對(duì)不同切削條件下鈦合金Ti-6A1-4V組織轉(zhuǎn)變進(jìn)行了研究，證實(shí)了在發(fā)生熱塑剪切失穩(wěn)