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钛合金 TC4 铣削试验研究
【摘要】：本文通过对 TC4 钛合金锻件进行单因素铣削实验，得出其切屑形态随着铣削深度 a 的增大将由紧密螺旋状逐渐变为松散状的结论。通过铣削率模型，找到了在特定铣削速度和进给速度
钛合金 TC4 铣削试验研究
【摘要】：本文通过对 TC4 钛合金锻件进行单因素铣削实验，得出其切屑形态随着铣削深度 a 的增大将由紧密螺旋状逐渐变为松散状的结论。通过铣削率模型，找到了在特定铣削速度和进给速度下，铣削钛合金的最佳深度范围，对于钛合金铣削加工具有生产指导意义。
【关键词】：钛合金；切屑形态；铣削深度；铣削体积；铣削时间；铣削率
引 言
钛合金具有质量轻、强度高、高温性能好、耐腐蚀等许多优点 .在航空航天、 船舶和化工等工业部门得到广泛的应用 [1] 。但由于钛合金导热系数低、摩擦因数大、弹性模量小、化学活性大、切屑与前刀面的接触面积小，使得钛合金切削加工性较差 [2] 。
目前 TC4 应用比较广泛， 是以 α相为主的双相合金， β相一般少于 30%，其综合性能好，组织稳定，有良好的韧性、塑性和高温变形性能。但是，在高速条件的切削力、切削温度以及刀具磨损机理等方面还有很多现象解释不清，对工件的表面质量的影响方面
等问题，针对这些问题国内外学者做过很多研究。
Narutaki 对钛合金 TC4 的切削力和切削温度进行
研究得到：切削钛合金时刀具磨损并非切削力所致，
而切削温度是致使钛合金难以继续切削的主要原因。
F. Klocke， N 等人在分析和实验的基础上， 对涂层硬质合金刀具铣削 TC4 的效率进行了评价， 用有限元的方法对切削时的应力 -应变曲线进行分析。
试验材料及过程

试验材料为 TC4 钛合金锻件，尺寸为 290mm×
192 mm×65mm，其化学成分见表 1。
表 1 TC4 钛合金的化学成分 %
合金
牌号 成 分 抗拉强度
b/MPa 伸长率 δ
/% 冲击韧性
ak/104J?m-2 硬度
HB 弹性模量
E/106MPa 导热系
/W?（m?K）-1
TC4 TC4 903 10 320-360

为研究铣削时钛合金的切屑形态与铣削深度的关
系，并确定在特定铣削速度 和进给速度 条件下的最
佳铣削深度 范围，应用单因素试验方法， 设计了采用
25HSS的莫氏锥柄立铣刀在 X5032 立式升降台铣床上
对试件连续铣出台阶面的实验。图 1 铣削实验现场，
图 2 为铣削实验示意图。实验中，选用乳化液对工件和刀具进行冷却。
图 1 铣削实验现场




态宏观照片，如图 3，从图中可以看出：钛合
金切屑较短，并以曲面形状弯曲