TC4钛合金薄壁结构高速切削加工工艺优化研究(3)
（4）有利于加工薄壁零件。高速切削时的切削力小，加工薄壁类零件时工件产生的让刀变形相应减小，易于保证零件的尺寸精度和形位精度。切削热对零件的影响减少，零件加工热变形小，这对于控制薄壁件的热变形非常有利。加工精度高，刀具切削的激励频率远离薄壁结构工艺系统的固有频率，保证了较好的加工状态，实现了平稳切削，保证了零件的精度和表面粗糙度。加工效率高，比常规加工高5～10倍，单位时间材料切除率可提高3～6倍。
1.2.3 高速切削加工工艺研究
高速切削的工艺技术是进行高速切削加工的关键。切削方法选择不当，会使刀具加剧磨损，达不到高速加工的目的。只有高速机床和刀具，而没有好的工艺技术指导，高速切削加工设备也不能充分发挥作用。在高速切削加工中，应尽量选用顺铣加工，顺铣时刀具切入工件的切屑厚度最大，随后逐渐减小。高速切削加工适于浅的切深，切削深度不超过0.2mm，可避免刀具的位置偏差，确保加工零件的几何精度。保证工件上的切削载荷恒定，以获得好的加工质量。高速切削采用单一路径顺铣切削模式，尽量不中断切削过程和刀具路径，减少刀具的切入切出次数，以获得相对稳定的切削过程。减少刀具的急速换向，在换向时机床必须立即停止或降速，再执行下一步操作。由于机床的加速度限制，易造成时间浪费，而且急停或急动会破坏表面精度。在模具的高速精加工中，在每次切入、切出工件时，进给方向的改变应尽量采用圆弧或曲线转接，避免采用直线转接，以保持切削过程的平稳性[6]。
1.2.4 高速切削刀具的使用
高速切削刀具是实现高速数控加工技术的关键。刀具技术是实现高速数控切削加工的关键技术之一，不合适的刀具会使复杂、昂贵的机床或加工系统完全不起作用。高速切削刀具材料主要包括：金刚石刀具、立方氮化硼刀具、陶瓷刀具、图层刀具、硬质合金刀具[7]。
1.3 钛合金材料高速加工研究现状
1.4 本课题主要研究的内容
本课题主要围绕钛合金的高速切削加工展开研究，其主要研究内容包括以下几个方面：
（1）通过单因素试验，重点考察切削速度、每齿进给量和背吃刀量的变化对切削力和表面粗糙度的影响规律,对试验结果进行分析。
（2）通过钛合金高速切削力和表面粗糙度的正交试验，研究切削参数（切削速度、每齿进给量和背吃刀量）中影响切削力和表面粗糙度的重要效应因素。
（3） 分析典型零件的结构工艺性；进行典型零件的加工路径仿真分析和数控程序编制；进行典型零件加工的装夹方案和夹具设计。
2 钛合金切削单因素试验
为了研究切削参数对切削力和表面粗糙度的影响，需要设计相应的试验来达到目的。
本论文采用钛合金高速切削的单因素试验来研究切削速度、每齿进给量和背吃刀量的变化对切削力和表面粗糙度的影响规律。
2.1 试验条件
2.1.1 TC4合金材料特性
TC4钛合金具有良好的耐腐蚀性、小的密度、高的比强度及较好的韧性和焊接性等一系列优点。TC4合金化学组分见表2.1。
表2.1 TC4化学组分
元素 Ti Al V Fe O C N H
含量 基体 5.5-6.8 3.5-4.5 ≤0.30 ≤0.20 ≤0.10 ≤0.05 ≤0.015
2.1.2 试验系统