TC4钛合金二维超声振动车削性能研究

钛合金因其优越的物理和化学性能被广泛应用于航空航天、轮船船舶、武器制备等各类高精尖领域,但如何克服其高比热容、低热导率特性以实现高质高效加工也成为了机械加工领域的热点问题。二维超声振动车削加工工艺具有断续车削特性,能显著提升复合材料、脆性材料及陶瓷材料等难加工材料的车削效果。因此,采用二维超声振动车削工艺,对TC4钛合金进行车削加工,并从多种加工性能方面与传统车削进行对比。实验结果表明,二维超声振动车削工艺能够有效提高工件加工质量并降低切削过程中车削力,减小刀屑接触滑动区域与粘着区域的摩擦系数,延长刀具使用寿命的同时使其具有良好的断屑能力。另外,超声振动车削还会增大工件表面的加工硬化程度,细化表层晶粒,并增加工件表面残余应力。

二维超声振动车削6061铝合金圆筒表面粗糙度研究

目的研究分析二维超声振动车削加工中切削参数和声学参数对6061铝合金圆筒表面粗糙度的影响。方法结合二维超声振动特性,建立二维超声振动车削表面粗糙度理论模型,采用四因素四水平正交试验,获得二维超声振动车削6061铝合金圆筒过程中切削参数和声学参数对工件表面粗糙度的影响规律,选取其中4组进行二维超声振动车削与普通车削对比实验,并通过白光干涉仪和超景深显微镜对加工后的工件表面进行观测。结果正交试验结果表明,切深对加工表面粗糙度的影响不明显,超声振幅、转速、进给量对加工表面粗糙度的影响程度分别为84.35%、11.36%、4.29%。超声和无超声对比实验表明,二维超声振动车削相较于普通车削能显著降低车削表面的粗糙度,最大下降率为47.65%,最小下降率为11.27%;相比于普通车削加工,二维超声振动车削表面具有均匀分布的鱼鳞状微织构。结论加工参数对表面粗糙度影响的显著从高到低为超声振幅>转速>进给量>切深,最优加工参数为fr=0.15 mm/r、n=400 r/min、A=2μm、ap=0.2 mm。采用二维超声振动车削的加工方法,可以显著降低6061铝合金圆筒表面的粗糙度值,并且加工表面有均匀分布的鱼鳞状微织构。