由于鈦合金具有比強度高、熱強度好、耐腐化、資源充裕等一系列長處，因此在航空、航天等財產局部中的應用越來越廣泛，用于制作飛機和發動機中的重要構件。在發動機方面，用于制造壓氣機盤、壓氣機葉片、機匣和燃燒室外殼等緊張零件；在飛行器布局中用于制造翼梁、隔框和接洽等緊張構件。特別在鈦合金團體框架和大型團體壁板制造進程中，加工量相當大，并且許多薄壁部位務必征服布局上的加工變形，亟需辦理鈦合金團體框架和大型團體壁板的加工效果和加工質量標題。實踐證實，高速銑切是如今可以或許高效可靠地辦理這一標題標最經濟的加工伎倆。因此，有須要切磋與鈦合金高速銑削外貌完好性相干的根本表面。

　　1 質料特性

　　鈦合金TC4質料的構成為Ti-6Al-4V，屬于(a+b)型鈦合金，具有精良的綜協力學機器性能。

　　比強度大。 TC4的強度sb=1,012MPa，密度g=4.4×103，比強度sb/g=23.5，而合金鋼的比強度sb/g小于18。

　　鈦合金熱導率低。 鈦合金的熱導率為鐵的1/5、鋁的1/10，TC4的熱導率l=7.955W/m·K。

　　鈦合金的彈性模量較低。 TC4的彈性模量E=110GPa，約為鋼的1/2，故鈦合金加工時容易產生變形。

　　試驗條件

　　試件尺寸：420×200×24mm。

　　銑床：X5040立式銑床。

　　刀具：Y330硬質合金螺旋立銑刀，4齒。

　　銑削方法：順銑，周銑。

　　銑削參數：

　　ap=10mm，ae=0.2mm，Vf=100mm/min，n=500r/min(老例銑削參數)；

　　ap=10mm，ae=0.2mm，Vf=500mm/min，n=2,500r/min(高速銑削)。

　　銑削外貌完好性的檢測

　　銑削外貌下晶粒歪扭層深度檢測

　　最終對差別銑削參數下的試件取樣，從筆直于銑削外貌的恣意的一個側面研磨與拋光，然后對其拋光外貌腐化，便可在金相顯微鏡下查看到銑削外貌下晶粒歪扭程度。當選用A參數時，鈦合金質料加工時表層下會產生較顯然的晶粒扭曲表象，晶粒歪扭層深度達7μm；而選用B參數時，晶粒歪扭不顯然，晶粒歪扭層深度不到1μm。這證明高速銑削對鈦合金晶粒扭曲變形極小，是辦理鈦合金團體薄壁布局件加工變形的抱負加工要領，也是得到少或無變質層外貌的可靠伎倆。

　　銑削外貌渣滓應力及其散布

　　鈦合金質料對應力狀態非常敏捷，特別是加工外貌的渣滓應力及其散布狀態對構件是否能剛正利用好壞常緊張的。已加工外貌的渣滓應力有渣滓拉應力與渣滓壓應力之別，渣滓拉應力會低落零件的疲倦強度和利用壽命，而渣滓壓應力偶然卻能進步零件的疲倦強度和利用壽命。加工外貌各局部渣滓應力的散布不勻稱，也會使工件產生變形，影響工件的外形和尺寸精度。因此，急迫必要明白和切磋鈦合金TC4質料高速銑削外貌渣滓應力及其散布。

　　圖1 低速銑削外貌層渣滓應力的散布

　　圖2 高速銑削外貌層渣滓應力的散布

　　用X射線法丈量鈦合金銑削外貌的渣滓應力。低速銑削外貌層渣滓應力及其散布見圖1；高速銑削外貌層渣滓應力及其散布見圖2。從圖中可以看出，低速銑削時，外貌渣滓壓應力較大，并且沿表層內的拉應力散布梯度也較大，如許引起質料加工后的變形就很大，并且零件在利用中因應力的衰減會產生更大的變形，造成零件不克平常利用。對付高速銑削外貌，外貌渣滓應力相對要小，并且外貌內應力散布的梯度小，零件利用時應力變化遲鈍，所引起的零件變形也小得多。由此證明，高速加工技能是薄壁布局件高效加工的可靠伎倆。

　　銑削硬化層的檢測

　　銑削選用A參數時，在干切削條件下，銑削外貌硬化層的散布深度與顯微硬度的干系如表1所示；銑削用B參數時，在干切削條件下，銑削外貌硬化層的散布深度與顯微硬度的干系如表2所示。

　　表1，2證明，鈦合金質料高速銑削比低速銑削外貌的顯微硬度低得多，與圖1，2的結果符合合，闡明高速銑削外貌上的晶粒產生污蔑變形較小，冷作硬化程度也很小，并且冷作硬化層的深度很淺。議決硬化層深度的測試證實了鈦合金TC4質料在常用銑削速率下加工的不剛正性。為了進步cnc機床的利用率及改進鈦合金加工外貌的質量，應選用更高速率的加工，尤其對鈦合金大型團體壁板和團體框架，高速銑削技能具有其他加工要領無法相比的優秀性。

　　表1 低速銑削外貌硬化層散布深度與顯微硬度的干系

深度	0	2.5	5	7.5	10	12.5	15	17.5
顯微硬度	383	365	350	342	330	312	312	312

　　表2 高速銑削外貌硬化層散布深度與顯微硬度的干系

深度	0	1	1.5	2	3	4
顯微硬度	340	320	312	312	312	312

　　銑削外貌粗糙度的檢測

　　利用GJD-5E型外貌粗糙度儀對差別銑削速率下的加工外貌舉行測試，銑削選用A參數時的外貌粗糙度為Ra6.4μm，而當銑削選用B參數時，外貌粗糙度為Ra0.8μm。顯然，高速比低速銑削下的外貌粗糙度值要低許多。

　　3 完成語

　　議決對鈦合金高速銑削外貌完好性的切磋可得出以下幾點結論：

　　高速銑削加工技能對付進步鈦合金加工效果和改進外貌加工質量好壞常有效的。

　　采取高速銑削要領，相對常用銑削速率可使加工效果進步5倍，并使外貌粗糙度值大幅度低落。

　　采取高速銑削要領加工鈦合金質料，外貌形成的渣滓壓應力比常用銑削速率的低，且表層下所形成的渣滓應力梯度小，應力散布更剛正。特別是最大拉應力要小得多，在拉應力區應力變化平緩，因此布局件受力后，應力弱減也會較安穩，構件產生的變形就小，這對零件的承載和利用都是有利的。

　　采取高速銑削加工鈦合金TC4，表層金屬在形成已加工外貌的進程中，產生的塑性變形小，晶粒的歪扭程度小，因而位于極薄的表層中冷作硬化猛烈，構造的顯微硬度也較高，而沿外貌稍向深處延伸，硬化程度會顯然減小。

　　采取高速銑削要領加工鈦合金，可以直接得到磨削加工要領所能到達的外貌質量，即低應力、低外貌粗糙度值和較小的冷作硬化層深度。