TC4材料屬于難加工材料，材料屬性密度、比熱容、導(dǎo)熱率等較高。為了研究銑削加工參數(shù)對TC4表面粗糙度的影響，筆者采用 FX800 五軸加工中心進(jìn)行TC4加工實(shí)驗(yàn)，通過調(diào)整轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量和切削速度，分為 5 組進(jìn)行銑削試驗(yàn)，采用φ12 mm 涂層合金立銑刀，背吃刀量均為0.1mm，試驗(yàn)件為TC4長方體試樣。
鈦合金加工是一個(gè)復(fù)雜的材料去除過程，紀(jì)煦[1] 等人通過曲面響應(yīng)法進(jìn)行TC4的表面粗糙度加工研究。安熠蔚[2] 對TC4針對增材制造件進(jìn)行銑削研究，通過試驗(yàn)得出合理銑削參數(shù)。胡偉楠[3] 進(jìn)行TC4高速切削加工性試驗(yàn)，得出合理的TC4 高速切削參數(shù)。
1、TC4 銑削原理分析
TC4銑削過程中主要考慮主軸轉(zhuǎn)速、銑削速度、每齒進(jìn)給量和背吃刀量等參數(shù)，根據(jù)TC4性能合理設(shè)計(jì)加工參數(shù)。已知TC4密度 4.4 kg·m-3、彈性模量 115 GPa 等，銑削難度隨材料屬性變化（見表 1）。其中銑削速度理論計(jì)算公式如下：
2、TC4 銑削實(shí)驗(yàn)方案分析
本文銑削實(shí)驗(yàn)分為 5組進(jìn)行，銑削深度 0.1mm，主軸轉(zhuǎn)速分別設(shè)計(jì)為 663 r/min、796 r/min 和928 r/min，進(jìn)給量分別為 200 mm/min、300 mm/min和 400 mm/min，銑削速度分別為 25 m/min、30 m/min 和 35 m/min。通過調(diào)整銑削參數(shù)進(jìn)行TC4銑削實(shí)驗(yàn)，得出銑削深度 0.1 mm 時(shí)各組的合理銑削參數(shù) （見表 2）。
3、TC4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析
試驗(yàn)采用 FX800 五軸加工中心，刀具為 φ12mm 涂層合金立銑刀，通過 FX800 自動編程和調(diào)取刀具，用往復(fù)走刀銑削 （見圖 1、圖 2）。
在 FX800 銑削實(shí)驗(yàn)工件，按照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，加工方式和加工紋理相同，加工后測量表面粗糙度（見圖 3~圖 8），由粗糙度儀測出粗糙度數(shù)據(jù)并記錄，測量時(shí)以 0°、90°、45°和-45°測量，最終將測量數(shù)據(jù)進(jìn)行平均值處理 （見表 3）。
通過對比分析，第三組表面粗糙度最大，第二組表面粗糙度最小，可見轉(zhuǎn)速和銑削速度相同時(shí)進(jìn)給量大者表面粗糙度大；轉(zhuǎn)速低、進(jìn)給量大時(shí)表面粗糙度增大；而轉(zhuǎn)速高、進(jìn)給量略高時(shí)表面粗糙度小。試驗(yàn)結(jié)果表明，轉(zhuǎn)速 796 r/min、進(jìn)給量 300mm/min、銑削速度 30 m/min 時(shí)的表面粗糙度為最優(yōu)。
4、結(jié)語
通過本文TC4銑削實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明，轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量對TC4加工表面粗糙度的影響較大，在銑削TC4時(shí)，當(dāng)銑削深度 0.1 mm，轉(zhuǎn)速 796 r/min、進(jìn)給量 300 mm/min、銑削速度 30 m/min 時(shí)，TC4 表面粗糙度為 0.303 滋m，銑削效果優(yōu)良。采用涂層銑刀加工TC4表面時(shí)，影響表面粗糙度的主要因素是進(jìn)給量。
參考文獻(xiàn)
[1] 紀(jì)煦,朱瑋瑜,付宏鴿,孫青杰,李瑜慶.基于曲面響應(yīng)法的TC4銑削加工表面粗糙度研究 [J] .北華航天工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2022,32(04) :11-13；20.
[2] 安熠蔚.TC4鈦合金增材成形件的銑削加工試驗(yàn)研究 [D] .陜西理工大學(xué),2021.DOI:10.27733/d.cnki.gsxlg.2021.000101.
[3] 胡偉楠. 鈦合金TC4高速切削加工性試驗(yàn)研究 [D] .沈陽理工大學(xué),2020.DOI:10.27323/d.cnki.gsgyc.2020.000355.
[4] 朱遠(yuǎn)志,李豪杰,彭歡.不同加工方式對TC4鈦合金組織與力學(xué)性能的影響 [J] .華中師范大學(xué)學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版) ,2019,53 (04) :503-508；523.DOI:10.19603/j.cnki.1000-1190.2019.04.008.
[5] 康寧.TC4鈦合金加工的銑削力建模及加工工藝研究 [D] .東北大學(xué),2019.DOI:10.27007/d.cnki.gdbeu.2019.001291.
收稿日期：2023-01-03
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