不同介质下高速铣削钛合金
目前,关于切屑变形的研究多集中在变化切削参数、刀具材料、刀具几何尺寸等方面,特别是对低速切削状态下的切屑变形规律的研究比较多。对于变化切削介质特别是采用干切削或无污染、少污染的切削介质时的切屑变形的高速切削试验研究还很少。另外,关于切削变形规律的研究,以车削居多,而高速铣削方面的研究比较少。本文重点对干铣削、空气油雾和氮气油雾介质下高速铣削钛合金时的切屑变形规律进行试验研究。
1试验方案
钛合金高速铣削的切屑变形试验所用刀具和刀片如图1所示。
图1 试验用刀片及铣削示意图
刀片为K40硬质合金刀片。刀具有关几何参数如下:直径25mm,齿数2；刀尖圆弧半径rs:0mm和1.6mm,前角:25°,后角:30°,主偏角:90°,修光刃长度:1.2mm,切削刃长度15mm。采用顺铣的方式,分别在干铣削、空气油雾和氮气油雾介质下开展高速铣削试验,分析研究铣削速度、铣削介质对钛合金切屑变形的影响。铣削参数见表1。
表1 铣削参数
切削参数
参数取值
铣削速度vc(m/min)
190
250
275
300
轴向切深ap(mm)
5
7
径向切深ae(mm)
1
每齿进给fz(mm/r)
0.1
刀具悬长L(mm)
46
切屑变形的微观分析
不同介质下切屑的表面微观形态也有不同,在氮气油雾介质下的切屑上存在着一些微裂纹,这些微裂纹主要分布在切屑的边缘和端部,微裂纹大多与切屑沿前刀面的滑移方向相同,少部分微裂纹与切屑滑移方向垂直。氮气油雾介质下切屑产生微裂纹的原因可能是:一、氮气油雾喷射到切削区,瞬间带走了大量的热量,使切屑产生热应力和热裂纹；二、氮气油雾中氮与切屑中的钛发生化学反应,生成较脆的氮化钛,这些氮化钛分布在切屑表面和内部,使切屑在强烈的挤压和摩擦下易于脆裂。
由于空气油雾也在切削中带走大量的热量,但其切屑不存在微裂纹,所以第一种可能性是不成立的,因此可以认为微裂纹是由于氮的存在造成的。切屑易于脆裂,就会减少切屑流经前刀面时对铣刀的冲击,从而在一定程度上减少铣削力。
切屑的金相分析
·金相照片的对比
钛合金切屑在形成过程中,材料的塑性变性较大,由此而产生的加工硬化时切屑在剪切滑移面的应力增加,局部达到了材料的强度极限,此时,切屑只在上部被挤裂而下部仍旧相连,亦即靠近前刀面的一面很光滑,另一面呈锯齿状,形成集中剪切滑移切屑。
氮气油雾下切屑的节状化趋势非常明显,切屑底部的连接已变得很少,有时切屑节与节之间近乎分离。空气油雾下切屑的节状化趋势虽然比干铣削时明显,但不如氮气油雾。
造成氮气油雾和空气油雾下切屑节状化比干铣削明显的原因,是因为油雾的冷却作用使切屑剪切滑移面的钛合金塑性降低,切屑易于在沿滑移面处剪裂。氮气油雾下由于氮与钛在剪切滑移面上生成了脆的TiN,在高速下,高的剪切力使切屑的集中剪切滑移作用加强,从而使切屑的节状特征更加突出。
null
声明：本网站所收集的部分公开资料来源于互联网，转载的目的在于传递更多信息及用于网络分享，并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责，也不构成任何其他建议。本站部分作品是由网友自主投稿和发布、编辑整理上传，对此类作品本站仅提供交流平台，不为其版权负责。如果您发现网站上所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题，请第一时间告知，我们将根据您提供的证明材料确认版权并按国家标准支付稿酬或立即删除内容，以保证您的权益！联系电话：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。
- 暂无反馈
