氮气介质下铣削钛合金时的刀具磨损研究(下)

HEATS

　　·刀具的寿命公式

　　根据试验中所测得的氮气介质下铣削和干铣削钛合金时的不同切削速度对应的刀具寿命值，绘制了切削速度与刀具寿命关系的双对数曲线，且推导出了刀具寿命的泰勒公式，即

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　　氮气介质：vT0.204=99.6 R=0.98；干铣削：vT0.198=80.2 R=0.96

　　式中：v为切削速度(m/min)；T为刀具寿命(min)；R为公式精度。

　　·氮气介质下刀具磨损的表面形貌

　　在氮气介质下铣削钛合金时，不同的切削速度、不同的切削时间所造成的刀具磨损原因和磨损强度也不相同。总的来说氮气介质下铣削钛合金时以机械磨损、粘结磨损、氧化磨损和扩散磨损所占比重较大。为观察和研究刀具的磨损形态和特征，进行了电镜扫描(SEM)，得到了刀具表面磨损形貌的照片。其中，钛合金中的硬质点擦伤了刀具表面，机械磨损的痕迹清晰可见。铣削钛合合金时，在高压和高温下刀具表面与工件发生了粘结磨损，刀刃的局部区域留有钛合金的粘附物以及粘附物被切屑带走后形成的凹坑。刀具发生了剧烈磨损，局部刃区的颜色也已发生变化。由于速度较高和长时间的使用，切削刃变得非常模糊，刀刃因烧伤而丧失了切削能力。产生剥落的主要原因是因为铣削过程为断续切削，刀刃在交变接触应力和交变热应力的作用下，表层组织中的缺陷或潜在裂纹不断扩大，最终使刀具表层发生剥落。刀具在承受交变的机械载荷和热负荷时，切削表面因反复热胀冷缩，不可避免地会产生交变应力，从而使刀具表面出现疲劳裂纹。

　　3结论

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　　无论是干铣削还是氮气介质下铣削钛合金，切削速度都是影响刀具寿命的重要因素，随着切削速度的增加刀具的寿命大幅度降低。

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　　在氮气介质下铣削钛合金时，刀具的磨损状况比干铣削时得到明显改善，刀具寿命平均提高一倍以上。

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　　分别得出了高速钢刀具在氮气介质下铣削和干铣削钛合金时的刀具寿命的泰勒公式。

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　　氮气介质下铣削钛合金时的刀具磨损形式主要为：机械磨损，粘结磨损、氧化磨损和扩散磨损，刀具在铣削过程中有划伤、粘刀、剥落和微观裂纹等现象，在高速和长时间铣削时可能会出现烧刀现象。

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