TC4材料属于难加工材料，材料属性密度、比热容、导热率等较高。为了研究铣削加工参数对TC4表面粗糙度的影响，笔者采用 FX800 五轴加工中心进行TC4加工实验，通过调整转速、进给量和切削速度，分为 5 组进行铣削试验，采用φ12 mm 涂层合金立铣刀，背吃刀量均为0.1mm，试验件为TC4长方体试样。
钛合金加工是一个复杂的材料去除过程，纪煦[1] 等人通过曲面响应法进行TC4的表面粗糙度加工研究。安熠蔚[2] 对TC4针对增材制造件进行铣削研究，通过试验得出合理铣削参数。胡伟楠[3] 进行TC4高速切削加工性试验，得出合理的TC4 高速切削参数。
1、TC4 铣削原理分析
TC4铣削过程中主要考虑主轴转速、铣削速度、每齿进给量和背吃刀量等参数，根据TC4性能合理设计加工参数。已知TC4密度 4.4 kg·m-3、弹性模量 115 GPa 等，铣削难度随材料属性变化（见表 1）。其中铣削速度理论计算公式如下：
2、TC4 铣削实验方案分析
本文铣削实验分为 5组进行，铣削深度 0.1mm，主轴转速分别设计为 663 r/min、796 r/min 和928 r/min，进给量分别为 200 mm/min、300 mm/min和 400 mm/min，铣削速度分别为 25 m/min、30 m/min 和 35 m/min。通过调整铣削参数进行TC4铣削实验，得出铣削深度 0.1 mm 时各组的合理铣削参数 （见表 2）。
3、TC4 实验数据分析
试验采用 FX800 五轴加工中心，刀具为 φ12mm 涂层合金立铣刀，通过 FX800 自动编程和调取刀具，用往复走刀铣削 （见图 1、图 2）。
在 FX800 铣削实验工件，按照实验设计方案，加工方式和加工纹理相同，加工后测量表面粗糙度（见图 3~图 8），由粗糙度仪测出粗糙度数据并记录，测量时以 0°、90°、45°和-45°测量，最终将测量数据进行平均值处理 （见表 3）。
通过对比分析，第三组表面粗糙度最大，第二组表面粗糙度最小，可见转速和铣削速度相同时进给量大者表面粗糙度大；转速低、进给量大时表面粗糙度增大；而转速高、进给量略高时表面粗糙度小。试验结果表明，转速 796 r/min、进给量 300mm/min、铣削速度 30 m/min 时的表面粗糙度为最优。
4、结语
通过本文TC4铣削实验的数据分析结果表明，转速和进给量对TC4加工表面粗糙度的影响较大，在铣削TC4时，当铣削深度 0.1 mm，转速 796 r/min、进给量 300 mm/min、铣削速度 30 m/min 时，TC4 表面粗糙度为 0.303 滋m，铣削效果最好。采用涂层铣刀加工TC4表面时，影响表面粗糙度的主要因素是进给量。
参考文献
[1] 纪煦,朱玮瑜,付宏鸽,孙青杰,李瑜庆.基于曲面响应法的TC4铣削加工表面粗糙度研究 [J] .北华航天工业学院学报,2022,32(04) :11-13；20.
[2] 安熠蔚.TC4钛合金增材成形件的铣削加工试验研究 [D] .陕西理工大学,2021.DOI:10.27733/d.cnki.gsxlg.2021.000101.
[3] 胡伟楠. 钛合金TC4高速切削加工性试验研究 [D] .沈阳理工大学,2020.DOI:10.27323/d.cnki.gsgyc.2020.000355.
[4] 朱远志,李豪杰,彭欢.不同加工方式对TC4钛合金组织与力学性能的影响 [J] .华中师范大学学报 (自然科学版) ,2019,53 (04) :503-508；523.DOI:10.19603/j.cnki.1000-1190.2019.04.008.
[5] 康宁.TC4钛合金加工的铣削力建模及加工工艺研究 [D] .东北大学,2019.DOI:10.27007/d.cnki.gdbeu.2019.001291.
收稿日期：2023-01-03
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