超硬刀具高速銑削鈦合金的基礎研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、鈦合金具有比強度高、熱強度高、抗斷裂性高、耐腐蝕性好等優(yōu)良特性,在航空航天、化工、船舶和核技術等領域得到了廣泛的應用。鈦合金同時具有導熱系數(shù)小,高溫化學活性高,彈性模量低,摩擦系數(shù)大等特性,易導致其加工性能差。目前國內(nèi)外鈦合金加工主要采用硬質合金刀具,切削速度一般在60m/min左右,大大限制了鈦合金的加工效率,如何實現(xiàn)對鈦合金材料進行高效精密加工成為一個亟待解決的難題。聚晶金剛石刀具(Polyerystalline Diamond,簡

2、稱PCD)可以實現(xiàn)對鈦合金的高效精密加工,與硬質合金刀具相比具有切削速度高、刀具耐用度長等優(yōu)勢。本文針對TA15鈦合金材料,開展了超硬刀具高速銑削鈦合金的基礎研究,主要研究工作包括以下方面:
   1.高速銑削鈦合金的超硬刀具設計。結合鈦合金的高速切削加工特點和超硬刀具高速銑削鈦合金的試驗,設計出適用于鈦合金高速銑削的PCD刀具,有效的控制了高速斷續(xù)切削中超硬刀具的崩刃。利用有限元分析技術,模擬了PCD刀具高速切削TA15鈦合金

3、時切削刃上的接觸應力場,分析了刀具的幾何參數(shù)對刀具破損的影響,驗證了刀具參數(shù)設計的合理性。
   2.超硬刀具高速銑削鈦合金切屑形態(tài)研究。通過高速銑削TA15鈦合金試驗,對比研究不同刀具材料、不同切削用量以及不同刀具磨損狀態(tài)對切屑宏觀和微觀形貌的影響及其原因。借助金相試樣顯微分析方法,研究刀具材料、切削用量和刀具磨損對切屑變形的影響,尋找鋸齒化程度、集中剪切頻率、剪切角和滑移角隨切削用量的變化規(guī)律。
   3.超硬刀具高

4、速銑削鈦合金刀具耐用度研究。通過利用三維視頻顯微鏡、掃描電鏡和能譜分析等手段,對不同切削速度下的刀具磨損狀態(tài)進行跟蹤測量,對比研究了高速精加工TA15鈦合金時PCD和硬質合金刀具的耐用度及其影響因素,觀察和研究PCD和硬質合金刀具高速銑削鈦合金時的刀具磨損形貌,為進一步闡述刀具的磨損機理奠定基礎。
   4.超硬刀具高速銑削鈦合金刀具磨損機理研究。首先從刀具-工件摩擦副的摩擦學特性入手,搭建了模擬高速切削過程的摩擦磨損試驗平臺,

5、開展了高速滑動摩擦磨損試驗,采用單點和雙點快速熱電偶標定法,對所使用的自然熱電偶進行了標定。定量對比分析了PCD和硬質合金與TA15鈦合金摩擦副之間的摩擦磨損特性,深入分析了速度和載荷對兩種摩擦副的摩擦系數(shù)、摩擦溫度以及摩擦磨損形貌的影響,借助掃描電鏡和能譜分析手段,對摩擦磨損機理進行了探討,在此基礎上探討了高速銑削TA15鈦合金時PCD刀具的磨損機理。
   5.超硬刀具高速銑削鈦合金表面完整性的研究。借助三維視頻顯微鏡、顯微

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