TC4合金薄壁件銑削力的試驗(yàn)研究

馬 濤 孫會來 賀龍宇

(天津工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 天津 300000)

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TC4合金薄壁件銑削力的試驗(yàn)研究

馬 濤 孫會來 賀龍宇

(天津工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 天津 300000)

對TC4合金薄壁件銑削力進(jìn)行了四因素四水平的正交試驗(yàn)研究。對獲得的銑削力的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行極差分析?？偨Y(jié)得出不同的銑削加工參數(shù)對主銑削力的影響規(guī)律：隨著銑削深度，進(jìn)給量，銑削寬度的增加，主銑削力呈增大趨勢。而隨著銑削速度V的增加呈減小的趨勢。為進(jìn)一步銑削參數(shù)優(yōu)化奠定理論基礎(chǔ)。

TC4合金薄壁件;銑削參數(shù);銑削力試驗(yàn)

一、引言

鈦合金因具有輕質(zhì)量，較高的強(qiáng)度，抗腐蝕性等優(yōu)良的材料性能[1]。在各領(lǐng)域應(yīng)用廣泛尤其是航空制造業(yè)方面。鈦合金材料特性符合航天制造業(yè)實(shí)際加工生產(chǎn)要求[2]。然而鈦合金屬于典型的難加工材料[3]。具有以下幾個特性：(1)鈦合金材料的強(qiáng)度硬度，實(shí)際加工所使用的刀具需有好的銑削性能。故銑削加工的條件要求比較高；(2)銑削加工中，鈦合金材料的熱傳導(dǎo)性能不好，加大了銑削加工過程中產(chǎn)生的銑削熱量。增大了鈦合金材料加工難度；(3)鈦合金材料易與空氣中的化學(xué)成分發(fā)生反應(yīng)。產(chǎn)生冷硬現(xiàn)象，在加工表面形成了高硬度層[4]。當(dāng)今制造領(lǐng)域?qū)τ阝伜辖?，大部分使用整體式數(shù)控銑床進(jìn)行銑削加工[5]。在實(shí)際數(shù)控加工過程中，考慮到綜合效益等問題，往往采用的比較低效率的銑削參數(shù)[6]。這些都使得薄壁零件加工效率減低。結(jié)合上述問題，對鈦合金薄壁件銑削加工過程中銑削力的研究，具有重要的意義。

二、TC4合金薄壁件銑削加工的銑削力正交試驗(yàn)

(一)正交試驗(yàn)設(shè)計

本文試驗(yàn)材料是TC4合金，其組成成分為Ti-6Al-4V，屬于(α+β)型鈦合金。比強(qiáng)度大，熱導(dǎo)率低[7]。其化學(xué)成分如下表2-1：

表2-1 TC4的化學(xué)成分表

(二)試驗(yàn)設(shè)備條件

試驗(yàn)中采集切削力信號的系統(tǒng)裝置為Kistler9257A測力儀。其工作原理將銑削力信號轉(zhuǎn)換為電子信號，經(jīng)過電荷放大器放大，通過數(shù)據(jù)采集卡得到具體的數(shù)值。銑削力試驗(yàn)的機(jī)床是漢川XK714D數(shù)控立式加工中心。

(三)銑削正交試驗(yàn)的結(jié)果及分析

對上述正交試驗(yàn)采集相應(yīng)的X、Y、Z三個方向的銑削力值。因?yàn)門C4合金薄壁件的銑削加工過程中主要受力是X方向的主銑削力。故對主銑削力的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行極差分析[8]如下表2-2所示。

表2-2 正交試驗(yàn)結(jié)果及極差分析

對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行極差分析，得出各銑削參數(shù)對銑削力的影響曲線如圖2-1所示：

圖2-1 銑削參數(shù)對主銑削力的影響

進(jìn)一步分析不同銑削參數(shù)下曲線的走勢并總結(jié)規(guī)律如下：隨著銑削深度，進(jìn)給量，銑削寬度的增加，主銑削力呈增大趨勢。其中影響程度依次是：銑削深度>銑削寬度>進(jìn)給量。但是主銑削力隨著銑削速度V的增加呈減小的趨勢。

三、結(jié)論

對TC4合金薄壁件銑削力的正交試驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行極差分析。擬合出不同銑削參數(shù)下主銑削力的曲線，分析曲線走勢并總結(jié)出如下規(guī)律：TC4合金薄壁件銑削加工過程中隨著銑削深度，進(jìn)給量，銑削寬度的增加，主銑削力呈增大趨勢。其中影響程度依次是：銑削深度>銑削寬度>進(jìn)給量。但是主銑削力隨著銑削速度V的增加呈減小的趨勢。對銑削參數(shù)與銑削力之間關(guān)系的研究，為進(jìn)一步銑削參數(shù)的優(yōu)化研究奠定了理論基礎(chǔ)。

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馬濤(1990.12-)，男，漢族，山西呂梁人，碩士，天津工業(yè)大學(xué)，研究方向：TC4合金薄壁件銑削加工工藝優(yōu)化。