TC4材料屬于難加工材料，材料屬性密度、比熱容、導熱率等較高。為了研究銑削加工參數對TC4表面粗糙度的影響，筆者采用 FX800 五軸加工中心進行TC4加工實驗，通過調整轉速、進給量和切削速度，分為 5 組進行銑削試驗，采用φ12 mm 涂層合金立銑刀，背吃刀量均為0.1mm，試驗件為TC4長方體試樣。

鈦合金加工是一個復雜的材料去除過程，紀煦[1] 等人通過曲面響應法進行TC4的表面粗糙度加工研究。安熠蔚[2] 對TC4針對增材制造件進行銑削研究，通過試驗得出合理銑削參數。胡偉楠[3] 進行TC4高速切削加工性試驗，得出合理的TC4 高速切削參數。

1、TC4 銑削原理分析

TC4銑削過程中主要考慮主軸轉速、銑削速度、每齒進給量和背吃刀量等參數，根據TC4性能合理設計加工參數。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算公式如下：

2、TC4 銑削實驗方案分析

本文銑削實驗分為 5組進行，銑削深度 0.1mm，主軸轉速分別設計為 663 r/min、796 r/min 和928 r/min，進給量分別為 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。通過調整銑削參數進行TC4銑削實驗，得出銑削深度 0.1 mm 時各組的合理銑削參數 （見表 2）。

3、TC4 實驗數據分析

試驗采用 FX800 五軸加工中心，刀具為 φ12mm 涂層合金立銑刀，通過 FX800 自動編程和調取刀具，用往復走刀銑削 （見圖 1、圖 2）。

在 FX800 銑削實驗工件，按照實驗設計方案，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據并記錄，測量時以 0°、90°、45°和-45°測量，最終將測量數據進行平均值處理 （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，可見轉速和銑削速度相同時進給量大者表面粗糙度大；轉速低、進給量大時表面粗糙度增大；而轉速高、進給量略高時表面粗糙度小。試驗結果表明，轉速 796 r/min、進給量 300mm/min、銑削速度 30 m/min 時的表面粗糙度為最優。

4、結語

通過本文TC4銑削實驗的數據分析結果表明，轉速和進給量對TC4加工表面粗糙度的影響較大，在銑削TC4時，當銑削深度 0.1 mm，轉速 796 r/min、進給量 300 mm/min、銑削速度 30 m/min 時，TC4 表面粗糙度為 0.303 滋m，銑削效果最好。采用涂層銑刀加工TC4表面時，影響表面粗糙度的主要因素是進給量。

參考文獻

[1] 紀煦,朱瑋瑜,付宏鴿,孫青杰,李瑜慶.基于曲面響應法的TC4銑削加工表面粗糙度研究 [J] .北華航天工業學院學報,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研究 [D] .陜西理工大學,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研究 [D] .沈陽理工大學,2020.DOI:10.27323/d.cnki.gsgyc.2020.000355.

[4] 朱遠志,李豪杰,彭歡.不同加工方式對TC4鈦合金組織與力學性能的影響 [J] .華中師范大學學報 (自然科學版) ,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,2019.DOI:10.27007/d.cnki.gdbeu.2019.001291.

收稿日期：2023-01-03

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