钛合金车削加工表面粗糙度试验研究

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1、、III3化钛合金车削加工表面粗糙度试验研究Experimentalstudyonthesurfaceroughnessoftitaniumalloyturning李登万’一，陈洪涛，许明恒’，韩俊峰，钟成明。LJDeng—warl1,2CHENHong—tao1,2XUMing—heng。．HANJun．fengZHONGChenf1．ming。1．(1．西南交通大学，成都610031；2．四川工程职业技术学院，德阳618000；3．东方汽轮机有限公司，德阳618000)摘要：为了探索难加工材料钛合金的车削表面粗糙度变化规律，采用均匀设计方

2、法设计了钛合金切削参数。分别进行了常温干式车削和低温冷风车削试验，对实验数据进行多元线性回归分析，建立了适用于钛合金材料在低温冷风车削条件下和干式车削条件下的粗糙度经验公式，从而找到了钛合金材料车削表面粗糙度的变化规律。关键词：干式车削；冷风车削；粗糙度；经验公式；均匀设计。中图分类号：TP506．3文献标识码：A文章编号：’009—0134(2ol0)05—0006-030引言准和国家可持续发展的产业政策要求。加工方式的改变，势必会引起一系列的变化，其中表面粗表面粗糙度是已加工表面的微观几何特性，糙度的变化是必然的。通过试验研究找出干式切表

3、面粗糙度的大小直接影响零件的外观质量、工削和低温冷风切削表面粗糙度的变化规律，进而作性能和加工成本。掌握粗糙度的变化规律对优获得表面粗糙度的经验公式无疑是很有意义的。化和合理选用切削参数具有重要的指导意义。钛合金密度仅为4．5g／cm，但其比强度却大1试验条件和方案干超高强度钢；熔点高达1660℃，具有较高的热试验对象：钛合金TC4，HB320～360，强度，可在550℃以下工作，在此温度下，表面易6=965MPa，=875MPa。6=l4％。于形成致密的氧化膜，故不容易被进一步氧化，试验机床：CK6143，主电机额定功率5kw，主轴有较强的

4、抗腐蚀能力。近年来，化工、仪器、仪最大转速2000rpm。表、航天、军事工业对钛合金材料的需求量大试验刀具：CNMGl20404．NFT，机夹外圆车增。尽管，我国是钛蕴含量最丰富的国家，但由刀K=90。，Y。=-6。，。=10。一=-6。。．于加工困难，我国工业及军事装备使用钛合金材冷风机：CTL一50／3，冷风温度一50℃，冷风压料的比例相对较低，离国际先进水平存在较大差力0．4MPa，流量3．Om／min，从后刀面射入，如图1距，研究发现影响钛合金材料切削加工性能的主所示。要原因是：1)钛元素化学活性强，在600~C以上高温时，加工点很容

5、易与接触的氧、氢和氮等气体杂质化合而硬化，形成脆化层，导致刀具磨损快；2)钛合金弹性模量低，弹性变形大，在后刀面与工件的接触区材料回弹量大，使材料与后刀面的接触面积增大，切削温度升高；3)钛合金的导热率很低，仅为铁的115，切削热大量堆积在切削点难以迅速传导，使刀刃局布温度升高。在金属切削加工中，切削液会产生环境污染，同时也对人体有害，它的使用受到了越来越多的限制。低温冷风切削是一种新兴的切削加工方法，使用干式切削和低温冷风代替传统的冷却图l冷风车削加工环境液，大大改善了加工环境，符合ISO14000环境标收稿日期：2010-03-22基全J

6、晃目：国家重大专项项目(2009ZX04014—102—03)资助作者简介：李登万(1964一)，男，四川盐亭人，教授级高工，博士研究生，主要研究方向为绿色制造技术。[61第32卷第5期2010-5、llI5粗糙度检测设备：SURFCOM480A表面形状常温干切：R。=一02398+8．484j+2697，一1．072(3)⋯m⋯m拍跎mⅢ缗阳测量仪。式(2)、(3)便是钛合金车削表面粗糙度试验采用3因素均匀设计表U；(25)组合切削0参OOO0O经0验0公O0式0。0O0O0O00O0000O?数，3因素分别是：切削速度进给量拜口背吃刀量∞

7、2H．2回归㈣方嵋程懈船显著盯性检"匏验¨∞，如表1所示。按表1的切削参数，在一50~C冷风一50~C冷风车削和12~C常温干式车削的粗糙度降温和12℃常温无冷却液(于式)条件下进行0车00O0O试0验0方O0差0分O析00结O果0如00表O2O，O3O所0示O。0勰拍斟蛸蛎“％0弘H削试验，同样条件试验三次，三次试验采集到的表2冷风车削R方差分析表数据算数平均作为试验结果。表1均匀设计试验表R／tamO℃冷12。C常温}式083209881I731620l972235231673．3974934,t6806IO622l34413062．3,

8、i623613205：j2214299440005960578l23411723表面粗糙度的影响因素分析22l02244{2093】8】40】64O81049204