钛合金薄壁件铣削试验及相关铣削力模型的研究

葛茂杰，杜永斌，李 斌，王 敏，马媛媛

(烟台龙源电力技术股份有限公司，山东 烟台 264006)

0 引言

钛及钛合金从20世纪50年代发展至今，由于其优越的性能，被称为“未来的金属”，在航空、航天、石油、电力、医疗、化工等工业部门中得到越来越广泛应用[1]。近30年来，在国际航空工业产品中，钛合金及其他新型材料正逐步代替钢及铝合金，钛合金材料在飞机材料构成中的比例上升了200%以上[2-3]。然而，航空用钛合金薄壁件由于其零件结构形状普遍比较复杂，外形协调性要求高，加工过程中金属去除量大(一般在80%以上)，故而相对刚度较低，加工工艺性差，容易出现让刀、变形、振动等一系列问题，导致加工质量难以控制，严重时会导致工件报废，制约了其发展[4-5]。

本文以典型钛合金侧壁特征试验件的铣削加工为研究背景，设计以轴向切深ap、切削速率vc、每齿进给量fz和径向切深ae为试验因素[6]的四因素-四水平正交铣削试验，建立切削力和粗糙度经验分析模型，并结合铣削实验对切削过程中的相关物理量进行分析，为以后航空用钛合金薄壁件的实际加工制定科学的加工工艺提供理论指导和应用保障。

1 钛合金薄壁件正交试验设计

1.1 工件材料

本试验采用钛合金Ti6Al4V板材，工件示意图见图1，其尺寸规格为：高度H=25 mm、长度L=80 mm、厚度h=4 mm。铣削时工件的底部和测力仪通过压板固定连接，刀具对工件中部的侧壁进行铣削，图2为装夹方案。

1.2 刀具参数

刀具采用金鹭整体式硬质合金铣刀DXTIZY5GWT/20*40*60R3，铣刀的相关几何参数如表1所示。……