绿色铣削Ti6Al4V的切削变形试验研究

２０１２年第４６卷Ｎｏ．９

绿色铣削Ｔｉ６Ａ１４Ｖ的切削变形试验研究

王辉１，周丰１，韩荣第２

１河海大学；２哈尔滨工业大学

摘要：钛合金Ｔｉ６Ａ１４Ｖ的切削加工性很差，为实现其高效绿色切削，提出了用过热水蒸汽和电离空气作冷却润滑剂的绿色切削技术，分别在干切、乳化液、水蒸汽和电离空气条件下采用硬质合金铣刀ＹＧ６对Ｔｉ６Ａ１４Ｖ进行了铣削试验，通过快速落刀装置获取了铣屑根，对绿色铣削Ｔｉ６Ａ１４Ｖ时的切削变形进行了分析。试验结果表明：铣削变形随铣削速度”。和每齿进给量工的增大而减小；水蒸汽和电离空气可减小铣削变形。

关键词：切削变形；切屑根；绿色切削；铣削

中图分类号：ＴＧｌｌ３．２６＋４文献标志码：Ａ

ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＩｎＶｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ伽Ｃｕ饷１９ＦｏｒｍａｔｉｏｎｉｎＧｒｅｅｎＭｎｌｉｎｇＴｉ６ＡＭＶ

ＷａｎｇＨｕｉ，ＺｈｏｕＦｅｎｇ，ＨａｎＲｏｎｇｄｉ

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｍａｃｈｉｎａｂｉｌｉｔｙｏｆＴｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙＴｉ６Ａ１４Ｖｉｓｐｏｏｒ，ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒａｎｅｗｇｒｅｅｎｃｕｔｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗｉｔｈｗａｔｅｒｖａｐｏｒａｎｄＩｏｎｉｚｅｄａｉｒａｓｃｏｏｌａｎｔｓａｎｄｌｕｂｒｉｃａｎｔｓｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏａｃｈｉｅｖｅｔｈｅａｉｍｏｆＥｍｃｉｅｎｔａｎｄ铲ｅｅｎｃｕｔｔｉｎｇｆｂｒＴｉ６Ａ１４Ｖ．ＡｓｅｔｏｆｍｉｌｌｉｎｇｔｅｓｔｓｕｓｉｎｇｃａｒｂｉｄｅｔｏｏｌＹＧ６ｗｅｒｅｐｅｒｆｏ瑚ｅｄｕｎｄｅｒｄｒｙｃｕｔｔｉｎｇ，ｏｉｌｅｍｕｌｓｉｏｎ，ｗａｔｅｒｖａｐｏｒａｎｄＩ—ｏｎｉｚｅｄａｉｒ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｍｉｌｌｉｎｇｒｏｏｔｓｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｑｕｉｃｋ－ｓｔｏｐｄｅｖｉｃｅａｎｄｔｈｅｍｉｌｌｉｎｇｆｏｒｎｌａｔｉｏｎｗａｓｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｅｓｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅＭｉｌｌｉｎｇｆｏｒｍａｔｉｏｎｗａｓｄｅｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｍｉｌｌｉｎｇｓｐｅｅｄａｎｄｆｅｅｄｐｅｒｔ００ｔｈｉｎｃｒｅａｓｅｄ，ｔｈｅｍｉｌｌｉｎｇｆｏＨｒｌ砒ｉｏｎｗａｓｒｅｄｕｃｅｄｄｕｒｉｎｇｗａｔｅｒｖａｐｏｒａｎｄｉｏｎｉｚｅｄａｉｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｕｔｔｉｎｇｆｏｎＩｌａｔｉｏｎ；ｃｕｔｔｉｎｇｍｏｔ；ｇｒｅｅｎｃｕｔｔｉｎｇ；ｍｉｌｌｉｎｇ

１引言２铣削试验

钛合金Ｔｉ６Ａ１４Ｖ是航天器的重要结构材料，其

比强度高、弹性模量小（约为钢的１／２）、导热系数小

（约为４５钢的１／４），切削变形小，切削温度高（相同

条件下比４５钢高１倍以上），刀具磨损严重，回弹

大，切深分力Ｆ。大，相对切削加工性Ｋ只有０．２—

０．４，为难切削材料¨Ｊ。随着航空、航天、医药等工

业的发展，钛合金Ｔｉ６Ａ１４Ｖ应用范围日益广泛，急需

解决其高效铣削问题。另外为减小适用乳化液所带

来的污染环境、影响操作者健康等负面影响，提出了

水蒸汽和电离空气做绿色冷却润滑剂的方案。本文

将研究在电离空气和水蒸汽作冷却润滑剂时的

Ｔｉ６Ａ１４Ｖ端铣过程中的铣屑变形。铣削过程中所产

生的各种现象，如铣削力、铣削温度、铣刀磨损和加

工表面质量等都直接与铣屑形成过程有关。另外，

研究铣削变形也能体现冷却润滑剂的作用效果。因

此，对铣屑形成过程的研究具有重要的理论意义和

实践价值。

收稿日期：２０１２年８月３ｌ

（１）机床：装有立铣头的ｘ６２ｗ铣床。

（２）冷却润滑条件：乳化液，用自来水配制，浓

度为５％，２０℃，流量为３∥ｍｉｎ，管径为５ｍｍ。电离

空气，压力为０．２±０．０５ＭＰａ，６℃；水蒸气，压力在

０．２±０．０５ＭＰａ，１３０℃±５℃，喷嘴直径为２．０ｍｍ，

冷却距离为２０ｍｍ。

（３）刀具与试件：试件为钛合金Ｔｉ６Ａ１４Ｖ６０ｍｍ

×６０ｍｍ×１１０ｍｍ块料，由宝鸡钛业股份有限公司

提供，其主要化学成分和力学性能见表１和表２。

刀具为硬质合金ＹＧ６可转位单齿端铣刀，采用

对称铣。直径（ｂ８０ｍｍ，几何角度如表３所示。

表１试验用Ｔｊ６Ａ１４Ｖ的主要化学成分（叭％）

ＴｉＡｌＶＦｅＣＮＨＯ

余６．１４．ＯＯ．０６Ｏ．０ｌＯ．０１０．００３０．１６

表２试验用ＴＢＡｌ４Ｖ的力学性能

屈服强度抗拉强度伸长率面缩率硬度

矿。（ＭＰａ）吼（ＭＰａ）６（％）廿（％）ＨＢＳ

８７５９６５１４４５３２０—３６０

表３试验用端铣刀几何角度

ｙｐ７ｆａｏＫｒＫｒＡ。

３．５ｏ一６。６０７５。１５。一５。

万方数据