鈦合金Ti-6Al-4V 縱扭超聲銑削殘余應力試驗研究

摘要：目的提出將縱扭超聲振動和銑削加工相復合,對鈦合金Ti-6Al-4V進行試驗研究,探索工藝參數對加工殘余應力的影響規律,實現鈦合金的壓應力抗疲勞制造。方法通過試驗對比分析了縱扭超聲銑削和傳統銑削在切削力、切削溫度和殘余應力的差異性。采用正交試驗和單因素試驗相結合的方法,同時考慮因素交互作用,研究了加工參數、冷卻潤滑條件以及刀具磨損對加工殘余應力的影響。結果相較于傳統銑削,縱扭超聲銑削能夠使平均切削力降低約16.3%,切削溫度降低約25.6%,表面殘余壓應力值增加31.3%。在所選參數范圍內,徑向切深對表面殘余應力的影響較大(貢獻率為34.1%),而振幅影響較小(貢獻率為6.5%)。表面殘余壓應力值隨著銑削速度、每齒進給量以及徑向切深的增大有不同程度的降低,隨著振幅的增大有一定程度的提高。采用乳化液作為切削液能夠提高加工表面的殘余壓應力值,而干式切削能夠獲得和在水、油切削液條件下相當的加工表面殘余壓應力值。工件表面的殘余壓應力值隨著刀具磨損的增加而逐漸減小。結論縱扭超聲銑削能夠有效降低切削力和切削溫度,提高加工殘余壓應力值,同時選擇適當的工藝參數及潤滑冷卻條件可進一步增大表面壓應力值,可作為一種可靠的壓應力制造技術。