钛合金的高质高效超声振动切削加工

作者：张翔宇; 路正惠; 彭振龙; 张德远^*

来源：机械工程学报, 2021, 57(05): 133-147.

• 钛合金
• 超声振动切削
• 高压冷却
• 刀具寿命
• 表面质量

作为一种广泛应用于航空航天领域内的难加工材料,钛合金的高质高效切削一直是机械加工领域中的热点问题。针对其加工过程中的力热聚集问题,一种将高压冷却方式辅助于垂直于切削速度方向振动分离的超声振动切削加工方法被应用于其高质高效加工。首先,刀具和工件周期性的分离条件通过数学方法导出。随后基于此开展了钛合金的车削试验,通过设定不同的切削参数(切削速度、进给量和切深)和冷却参数(冷却液压力),研究了切削力、切削温度、刀具磨损过程、工件表面质量和刀具寿命与相关参数之间的关系。试验结果表明,在满足分离条件的情况下,高压冷却状态下的超声振动切削加工能有效降低切削力和切削温度、延缓刀具磨损速度、改善表面质量和提高刀具寿命。在冷却液压力20MPa的条件下,钛合金的切削速度能提至400 m/min并保证工件表面质量Ra不超过0.4μm,实现了刀具长寿命和工件高质高效的切削精加工。

• 单位
  自动化学院; 北京航空航天大学