目前,關(guān)于切屑變形的研究多集中在變化切削參數(shù)双炕、刀具材料藤棕、刀具幾何尺寸等方面,特別是對(duì)低速切削狀態(tài)下的切屑變形規(guī)律的研究比較多限剩。對(duì)于變化切削介質(zhì)特別是采用干切削或無(wú)污染陷克、少污染的切削介質(zhì)時(shí)的切屑變形的高速切削試驗(yàn)研究還很少煞肠。另外,關(guān)于切削變形規(guī)律的研究,以車削居多,而高速銑削方面的研究比較少。本文重點(diǎn)對(duì)干銑削版幕、空氣油霧和氮?dú)庥挽F介質(zhì)下高速銑削鈦合金時(shí)的切屑變形規(guī)律進(jìn)行試驗(yàn)研究乏束。

1試驗(yàn)方案

鈦合金高速銑削的切屑變形試驗(yàn)所用刀具和刀片如圖1所示。

圖1 試驗(yàn)用刀片及銑削示意圖

刀片為K40硬質(zhì)合金刀片衔甲。刀具有關(guān)幾何參數(shù)如下:直徑25mm,齒數(shù)2糖埋；刀尖圓弧半徑rs:0mm和1.6mm,前角:25°,后角:30°,主偏角:90°,修光刃長(zhǎng)度:1.2mm,切削刃長(zhǎng)度15mm。采用順銑的方式,分別在干銑削窃这、空氣油霧和氮?dú)庥挽F介質(zhì)下開(kāi)展高速銑削試驗(yàn),分析研究銑削速度瞳别、銑削介質(zhì)對(duì)鈦合金切屑變形的影響。銑削參數(shù)見(jiàn)表1杭攻。

表1 銑削參數(shù)
切削參數(shù) 參數(shù)取值 銑削速度v_c(m/min) 190 250 275 300 軸向切深a_p(mm) 5 7 徑向切深a_e(mm) 1 每齒進(jìn)給f_z(mm/r) 0.1 刀具懸長(zhǎng)L(mm) 46

切屑變形的微觀分析

不同介質(zhì)下切屑的表面微觀形態(tài)也有不同,在氮?dú)庥挽F介質(zhì)下的切屑上存在著一些微裂紋,這些微裂紋主要分布在切屑的邊緣和端部,微裂紋大多與切屑沿前刀面的滑移方向相同,少部分微裂紋與切屑滑移方向垂直祟敛。氮?dú)庥挽F介質(zhì)下切屑產(chǎn)生微裂紋的原因可能是:一、氮?dú)庥挽F噴射到切削區(qū),瞬間帶走了大量的熱量,使切屑產(chǎn)生熱應(yīng)力和熱裂紋兆解；二馆铁、氮?dú)庥挽F中氮與切屑中的鈦發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成較脆的氮化鈦,這些氮化鈦分布在切屑表面和內(nèi)部,使切屑在強(qiáng)烈的擠壓和摩擦下易于脆裂。

由于空氣油霧也在切削中帶走大量的熱量,但其切屑不存在微裂紋,所以第一種可能性是不成立的,因此可以認(rèn)為微裂紋是由于氮的存在造成的锅睛。切屑易于脆裂,就會(huì)減少切屑流經(jīng)前刀面時(shí)對(duì)銑刀的沖擊,從而在一定程度上減少銑削力埠巨。

切屑的金相分析

·金相照片的對(duì)比

鈦合金切屑在形成過(guò)程中,材料的塑性變性較大,由此而產(chǎn)生的加工硬化時(shí)切屑在剪切滑移面的應(yīng)力增加,局部達(dá)到了材料的強(qiáng)度極限,此時(shí),切屑只在上部被擠裂而下部仍舊相連,亦即靠近前刀面的一面很光滑,另一面呈鋸齒狀,形成集中剪切滑移切屑。

氮?dú)庥挽F下切屑的節(jié)狀化趨勢(shì)非常明顯,切屑底部的連接已變得很少,有時(shí)切屑節(jié)與節(jié)之間近乎分離衣撬」远空氣油霧下切屑的節(jié)狀化趨勢(shì)雖然比干銑削時(shí)明顯,但不如氮?dú)庥挽F。

造成氮?dú)庥挽F和空氣油霧下切屑節(jié)狀化比干銑削明顯的原因,是因?yàn)橛挽F的冷卻作用使切屑剪切滑移面的鈦合金塑性降低,切屑易于在沿滑移面處剪裂具练。氮?dú)庥挽F下由于氮與鈦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強(qiáng),從而使切屑的節(jié)狀特征更加突出乍构。

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