由于钛合金具有比强度高、热强度好、耐腐化、资源充裕等一系列长处，因此在航空、航天等财产局部中的应用越来越广泛，用于制作飞机和发动机中的重要构件。在发动机方面，用于制造压气机盘、压气机叶片、机匣和燃烧室外壳等紧张零件；在飞行器布局中用于制造翼梁、隔框和接洽等紧张构件。特别在钛合金团体框架和大型团体壁板制造进程中，加工量相当大，并且许多薄壁部位务必征服布局上的加工变形，亟需办理钛合金团体框架和大型团体壁板的加工效果和加工质量标题。实践证实，高速铣切是如今可以或许高效可靠地办理这一标题标最经济的加工伎俩。因此，有须要切磋与钛合金高速铣削外貌完好性相干的根本表面。
1 质料特性
钛合金TC4质料的构成为Ti-6Al-4V，属于(a+b)型钛合金，具有精良的综协力学机器性能。
比强度大。 TC4的强度sb=1,012MPa，密度g=4.4×103，比强度sb/g=23.5，而合金钢的比强度sb/g小于18。
钛合金热导率低。 钛合金的热导率为铁的1/5、铝的1/10，TC4的热导率l=7.955W/m·K。
钛合金的弹性模量较低。 TC4的弹性模量E=110GPa，约为钢的1/2，故钛合金加工时容易产生变形。
2 高速铣削的外貌完好性
试验条件
试件尺寸：420×200×24mm。
铣床：X5040立式铣床。
刀具：Y330硬质合金螺旋立铣刀，4齿。
铣削方法：顺铣，周铣。
铣削参数：
ap=10mm，ae=0.2mm，Vf=100mm/min，n=500r/min(老例铣削参数)；
ap=10mm，ae=0.2mm，Vf=500mm/min，n=2,500r/min(高速铣削)。
铣削外貌完好性的检测
铣削外貌下晶粒歪扭层深度检测
最终对差别铣削参数下的试件取样，从笔直于铣削外貌的恣意的一个侧面研磨与抛光，然后对其抛光外貌腐化，便可在金相显微镜下查看到铣削外貌下晶粒歪扭程度。当选用A参数时，钛合金质料加工时表层下会产生较显然的晶粒扭曲表象，晶粒歪扭层深度达7μm；而选用B参数时，晶粒歪扭不显然，晶粒歪扭层深度不到1μm。这证明高速铣削对钛合金晶粒扭曲变形极小，是办理钛合金团体薄壁布局件加工变形的抱负加工要领，也是得到少或无变质层外貌的可靠伎俩。
铣削外貌渣滓应力及其散布
钛合金质料对应力状态非常敏捷，特别是加工外貌的渣滓应力及其散布状态对构件是否能刚正利用好坏常紧张的。已加工外貌的渣滓应力有渣滓拉应力与渣滓压应力之别，渣滓拉应力会低落零件的疲倦强度和利用寿命，而渣滓压应力偶然却能进步零件的疲倦强度和利用寿命。加工外貌各局部渣滓应力的散布不匀称，也会使工件产生变形，影响工件的外形和尺寸精度。因此，急迫必要明白和切磋钛合金TC4质料高速铣削外貌渣滓应力及其散布。
图1 低速铣削外貌层渣滓应力的散布
图2 高速铣削外貌层渣滓应力的散布
用X射线法丈量钛合金铣削外貌的渣滓应力。低速铣削外貌层渣滓应力及其散布见图1；高速铣削外貌层渣滓应力及其散布见图2。从图中可以看出，低速铣削时，外貌渣滓压应力较大，并且沿表层内的拉应力散布梯度也较大，如许引起质料加工后的变形就很大，并且零件在利用中因应力的衰减会产生更大的变形，造成零件不克平常利用。对付高速铣削外貌，外貌渣滓应力相对要小，并且外貌内应力散布的梯度小，零件利用时应力变化迟钝，所引起的零件变形也小得多。由此证明，高速加工技能是薄壁布局件高效加工的可靠伎俩。
铣削硬化层的检测
铣削选用A参数时，在干切削条件下，铣削外貌硬化层的散布深度与显微硬度的干系如表1所示；铣削用B参数时，在干切削条件下，铣削外貌硬化层的散布深度与显微硬度的干系如表2所示。
表1，2证明，钛合金质料高速铣削比低速铣削外貌的显微硬度低得多，与图1，2的结果符合合，阐明高速铣削外貌上的晶粒产生污蔑变形较小，冷作硬化程度也很小，并且冷作硬化层的深度很浅。议决硬化层深度的测试证实了钛合金TC4质料在常用铣削速率下加工的不刚正性。为了进步cnc机床的利用率及改进钛合金加工外貌的质量，应选用更高速率的加工，尤其对钛合金大型团体壁板和团体框架，高速铣削技能具有其他加工要领无法相比的优秀性。
表1 低速铣削外貌硬化层散布深度与显微硬度的干系
| 深度 | 0 | 2.5 | 5 | 7.5 | 10 | 12.5 | 15 | 17.5 |
| 显微硬度 | 383 | 365 | 350 | 342 | 330 | 312 | 312 | 312 |
表2 高速铣削外貌硬化层散布深度与显微硬度的干系
| 深度 | 0 | 1 | 1.5 | 2 | 3 | 4 |
| 显微硬度 | 340 | 320 | 312 | 312 | 312 | 312 |
铣削外貌粗糙度的检测
利用GJD-5E型外貌粗糙度仪对差别铣削速率下的加工外貌举行测试，铣削选用A参数时的外貌粗糙度为Ra6.4μm，而当铣削选用B参数时，外貌粗糙度为Ra0.8μm。显然，高速比低速铣削下的外貌粗糙度值要低许多。
3 完成语
议决对钛合金高速铣削外貌完好性的切磋可得出以下几点结论：
高速铣削加工技能对付进步钛合金加工效果和改进外貌加工质量好坏常有效的。
采取高速铣削要领，相对常用铣削速率可使加工效果进步5倍，并使外貌粗糙度值大幅度低落。
采取高速铣削要领加工钛合金质料，外貌形成的渣滓压应力比常用铣削速率的低，且表层下所形成的渣滓应力梯度小，应力散布更刚正。特别是最大拉应力要小得多，在拉应力区应力变化平缓，因此布局件受力后，应力弱减也会较安稳，构件产生的变形就小，这对零件的承载和利用都是有利的。
采取高速铣削加工钛合金TC4，表层金属在形成已加工外貌的进程中，产生的塑性变形小，晶粒的歪扭程度小，因而位于极薄的表层中冷作硬化猛烈，构造的显微硬度也较高，而沿外貌稍向深处延伸，硬化程度会显然减小。
采取高速铣削要领加工钛合金，可以直接得到磨削加工要领所能到达的外貌质量，即低应力、低外貌粗糙度值和较小的冷作硬化层深度。
