1 試驗(yàn)方案

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

1. 切屑變形的宏觀分析
   1. 不同介質(zhì)下的切屑形態(tài)
      不同介質(zhì)下高速銑削鈦合金時(shí)禽翼，由于刀具與切屑之間的摩擦狀況和散熱條件不同屠橄，切屑的形狀和表面狀況也有一定差異，如圖2所示硫忆。與干銑削相比筷资，刀具與切屑之間的摩擦較大，銑削區(qū)溫度高袭丛，切屑流經(jīng)前刀面后的變形較大胃宰，切屑表面的條形褶皺較多、平整性差饲骂。
   2. 不同銑削速度下的切屑形態(tài)
      鈦合金的高速銑削試驗(yàn)中垦适， 在不同的銑削速度的情況下所產(chǎn)生的切屑形態(tài)來(lái)分析是有很大的區(qū)別的，因此銑削速度對(duì)切屑宏觀形態(tài)的影響較大赛琢，圖3即為在不同的銑削速度下的切屑照片字瘫。
      從上圖的分析可以得出隨著銑削速度的增加，切屑的形態(tài)越來(lái)越規(guī)則悴碳， 尤其是當(dāng)銑削速度達(dá)到300m/mim 時(shí)，經(jīng)過(guò)計(jì)算和測(cè)量惦参，切屑的長(zhǎng)寬和理論值很接近(鈦合金的變形系數(shù)很小幾乎等于1灾囊，甚至小于1)。產(chǎn)生不規(guī)則切屑的原因主要是速度越低腥刹，切屑和刀具接觸的時(shí)間越長(zhǎng)马胧， 切屑和刀具之間摩擦?xí)r間就較長(zhǎng)汉买， 因而速度較低時(shí)切屑的變形就比較明顯， 而速度越高時(shí)佩脊，切屑受到刀具摩擦的時(shí)間就越短蛙粘，切屑的變形就越不明顯；另外隨著銑削速度的增大威彰，銑削溫度會(huì)逐漸升高出牧，摩擦系數(shù)下降，切屑受到的摩擦力越小歇盼，因而切屑的變形就越小舔痕。
   通過(guò)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)不同速度下高速銑削鈦合金時(shí)豹缀，干銑削和氮?dú)庥挽F介質(zhì)時(shí)的切屑形貌也有相同的規(guī)律伯复，在此不再分析。
   

   (ap=7mm邢笙，vc=300m/min啸如，rs=1.6mm) 圖4 不同切削介質(zhì)下切屑局部正面SEM 照片

   (ap(ap=5mm，vc=300m/min越化，rs=1.6mm) 圖5 氮?dú)庥挽F介質(zhì)下切屑裂紋區(qū)的SEM照片

   (ap(ap=7mm徽七，vc=300m/min，rs=1.6mm) 圖6 不同介質(zhì)下切屑的金相照片

2. 切屑變形的微觀分析
   從圖4可以看出仙茴， 不同介質(zhì)下切屑的表面微觀形態(tài)也有不同蛹柔，在氮?dú)庥挽F介質(zhì)下的切屑上存在著一些微裂紋(圖4(c))，這些微裂紋主要分布在切屑的邊緣和端部签梭， 微裂紋大多與切屑沿前刀面的滑移方向相同(圖5 的Ⅰ區(qū))电尖，少部分微裂紋與切屑滑移方向垂直(圖5 的Ⅱ區(qū))。氮?dú)庥挽F介質(zhì)下切屑產(chǎn)生微裂紋的原因可能是：一稻悴、氮?dú)庥挽F噴射到切削區(qū)勺帜，瞬間帶走了大量的熱量，使切屑產(chǎn)生熱應(yīng)力和熱裂紋赫裂；二晤哩、氮?dú)庥挽F中氮與切屑中的鈦發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成較脆的氮化鈦今燃，這些氮化鈦分布在切屑表面和內(nèi)部鹅颊，使切屑在強(qiáng)烈的擠壓和摩擦下易于脆裂感论。
   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(圖4(a))，所以第一種可能性是不成立的彻亲， 因此可以認(rèn)為微裂紋是由于氮的存在造成的。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澎语。
3. 切屑的金相分析
   1. 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验懊， 由此而產(chǎn)生的加工硬化時(shí)切屑在剪切滑移面的應(yīng)力增加擅羞，局部達(dá)到了材料的強(qiáng)度極限，此時(shí)义图，切屑只在上部被擠裂而下部仍舊相連减俏， 亦即靠近前刀面的一面很光滑，另一面呈鋸齒狀歌溉，形成集中剪切滑移切屑垄懂。
      圖6顯示出， 氮?dú)庥挽F下切屑的節(jié)狀化趨勢(shì)非常明顯痛垛，切屑底部的連接已變得很少秋衡，有時(shí)切屑節(jié)與節(jié)之間近乎分離⊥泶兀空氣油霧下切屑的節(jié)狀化趨勢(shì)雖然比干銑削時(shí)明顯挑卫，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食召， 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贩普，切屑易于在沿滑移面處剪裂。氮?dú)庥挽F下由于氮與鈦在剪切滑移面上生成了脆的TiN付杰，在高速下研脸，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)狀特征更加突出蚓橡。
      

      圖7 銑削速度對(duì)剪切角的影響(r=1.6)

   2. 剪切角f的比較
      圖7為剪切角f隨速度變化的曲線(xiàn)或怜。該圖表明，隨著銑削速度的增加抠佩，空氣油霧归衫、氮?dú)庥挽F和干銑削條件的鈦合金切屑剪切角都有增加的趨勢(shì)，也即切屑變形減小的趨勢(shì)肺然，特別是銑削速度超過(guò)275m/min 時(shí)蔫缸，這種趨勢(shì)更加明顯。產(chǎn)生這種結(jié)果的主要原因有兩方面际起，一方面是因?yàn)樽冃螘r(shí)間縮短拾碌，鈦合金的變形減小加叁；另一方面是因?yàn)榍行妓俣葘?duì)前刀面平均摩擦系數(shù)有影響倦沧， 高速切削時(shí)唇撬，切削速度越大它匕，前刀面平均摩擦系數(shù)越小展融。當(dāng)切削速度很大時(shí)，由于切削溫度很高豫柬，切屑底層軟化告希，形成薄薄的微溶層，在這種情況下烧给，切削速度的變化對(duì)切屑變形的影響已很小燕偶。
      此外，在相同速度下憔剂，氮?dú)庥挽F下切屑的剪切角大于空氣油霧摆螟。其原因是由于氮?dú)饨橘|(zhì)下的切屑的剪切滑移面上有氮化鈦存在， 剪切滑移面的塑性降低艳拿， 切屑在集中剪切滑移過(guò)程中更容易發(fā)生塑性失穩(wěn)蒜恶，因而切屑的變形減少，剪切角f減小陷字。

3 結(jié)論

1. 干銑削時(shí)，刀具與切屑之間的摩擦較大福吩，銑削區(qū)溫度高述尊，切屑流經(jīng)前刀面后的變形較大，切屑表面的條形褶皺較多扰褒、平整性差漠哲。
2. 隨著銑削速度的增加，切屑的形態(tài)越來(lái)越規(guī)則贮芹。
3. 不同介質(zhì)下切屑的表面微觀形態(tài)也有不同罪谢，空氣油霧下切屑的節(jié)狀化比和干銑削時(shí)明顯， 但不如氮?dú)庥挽F届谈。在氮?dú)庥挽F介質(zhì)下的切屑上存在著較多微裂紋枯夜、切屑更容易脆斷。
4. 在相同速度下艰山， 氮?dú)庥挽F和空氣油霧下的切屑剪切角f大于干銑削和空氣油霧湖雹，即切屑變形系數(shù)低于干銑削和空氣油霧，空氣油霧剪切角f大于干銑削曙搬。