1、引言

钛合金拥有比强度高、高强度、高韧性、耐侵蚀性蹬着良个性，宽泛利用于航空航天、医疗器械、汽车工业等领域[1，2]。由于钛合金的热导率低、弹性模量幼和化学活性高，导致切削时温度高、切削力大和刀具磨损严沉[3]。TB6(Ti-10V-2Fe-3Al)是近β型钛合金，拥有高强度、高韧性和优良的热处置机能[4]，宽泛利用于飞机起落架、引擎机舱和尾翼等零件的造作[5]。

国内表很多学者对切削过程中铣刀的磨损情况进行了钻研。HartungP.D.等[6]钻研了钛合金加工过程中的刀具磨损机理，发现WC-Co基硬质合金和PCD作为刀具基体资料可减幼刀具磨损。SuiS.C.等[7]在铣削钛合金TC4的过程中发现铣刀磨损速度会导致烧伤缺点的产生，磨损速度重要受切削参数的影响，其中影响最大的是切削速度。赵勋等[8]使用钛合金铣刀高速铣削TC4钛合金，分析了刀具磨损机理和刀具耐用度，发现刀具磨损重要蕴含磨料磨损、粘接磨损和扩散磨损三种类型，切削速度对刀具耐用度拥有沉要影响。金成哲等[9]选取正交车铣58Simn高强度钢的刀具磨损试验来分析切削用量对刀具耐用度的影响，通过观察刀具磨损描摹发现切削刃出现微崩景象。余宗宁等[10]进行了金刚石涂层铣刀铣削CE11高硅铝合金的磨损试验，并结合仿真分析了切削用量对铣刀磨损的影响，发现主轴转速对铣刀磨损的影响最大。

减振铣刀(变螺旋角铣刀、变齿距铣刀)通过扭转铣刀的螺旋角和齿距来影响铣削过程中切削力的周期性变动，从而抑造颤振。在螺旋角和齿距扭转的同时，刀齿与工件接触的面积也会产生变动，对铣刀的磨损产生影响。

目前有关减振铣刀磨损的钻研较少，本文选取变螺旋角铣刀、变齿距铣刀和尺度铣刀切削TB6钛合金，从刀具耐用度、磨损速度和磨损描摹三个方面钻研刀具几何结构对铣刀磨损的影响。

2、试验设计

磨损试验中所用刀具为变螺旋角铣刀、变齿距铣刀和尺度铣刀，其几何结构参数见表1。

在干铣前提下进行侧铣工件试验，铣削方式为逆铣。工件尺寸70mm×57.5mm×35mm，工件资料均为经过铸造处置的TB6钛合金。TB6钛合金的化学成分和室温机械机能别离见表2和表3[11]。选取型号为BV75的数控机床铣削尺寸为70mm×35mm的工件侧面，磨损试验装置见图2。选取型号为Dino-LiteAM7013MZT显微镜观察铣刀磨损情况，用铣刀后导的磨损带宽度暗示磨损量。对每个铣刀切削刃后导磨损带宽度丈量5次，再对丈量的4个切削刃后导磨损带宽度进行均值处置，以求解铣刀的磨损量。在切削试验过程中，切削深度和切削宽度均维持恒定，三种铣刀的悬伸量均为40mm。切削参数选择见表4。

3、试验了局与分析

3.1铣刀耐用度分析

尺度铣刀、变螺旋角铣刀和变齿距铣刀的磨钝尺度一样，均为0.1mm，0.2mm和0.3mm。对靠近磨钝尺度的磨损量进行丈量，三种铣刀磨损量随切削功夫的变动见图3。

由图3可知，尺度铣刀、变螺旋角铣刀和变齿距铣刀均在正常磨损阶段。凭据图3可求解三种铣刀在切削速度为25m/min，30m/min和35m/min以及磨钝尺度为0.1mm，0.2mm和0.3mm的刀具耐用度。达到磨钝尺度0.3mm时，三种铣刀的耐用度随切削速度的变动见图4。

由图4可知，磨损量为0.3mm时，三种铣刀的耐用度均随切削速度的提高而减幼，注明三种铣刀的磨损都随着切削速度的增大而加快。

切削速度别离为V=25m/min，V=30m/min和V=35m/min时，三种铣刀的耐用度随磨损量的变动见图5。

由图5可知，切削速度为25m/min，30m/min和35m/min以及磨损量为0.1mm，0.2mm和0.3mm时，三种铣刀的刀具耐用度大幼挨次均为:尺度铣刀的刀具耐用度最大，变螺旋角铣刀次之，变齿距铣刀最幼。

3.2铣刀磨损速度分析

铣刀耐用度暗示达到磨钝尺度0.1mm，0.2mm和0.3mm的铣刀磨损功夫，但不能反映铣刀在正常磨损阶段(磨损量为0.1～0.2mm和0.2～0.3mm)的磨损情况，因而思考成立一种暗示功夫和磨损量关系的模型，以反映铣刀在整个正常磨损阶段的磨损情况。凭据丈量的磨损数据成立磨损功夫和磨损量的线性回归模型，该回归模型不仅可反映铣刀在整个正常磨损阶段的耐磨水平，还可暗示肆意时刻的磨损量。铣刀磨损速度为线性回归模型中的斜率，暗示铣刀磨损速度的快慢。

在切削速度为25m/min，30m/min和35m/min时，尺度铣刀、变螺旋角铣刀和变齿距铣刀的切削功夫和磨损量的线性回归模型见表5。

由图6可知，随切削速度的提高，尺度铣刀、变螺旋角铣刀和变齿距铣刀的磨损速度随之增大，注明三种铣刀的磨损在整个正常磨损阶段内都随着切削速度的提高而加快。在切削速度为25m/min，30m/min和35m/min时，三种铣刀的磨损速度大幼挨次为:变齿距铣刀的磨损速度最大，变螺旋角铣刀次之，尺度铣刀最幼。由此可知，在整个正常磨损阶段，尺度铣刀的耐磨性最好，变齿距铣刀的耐磨性最差。

凭据表5绘造三种铣刀磨损速度随切削速度的变动曲线(见图6)。

3.3铣刀磨损描摹分析

由于尺度铣刀、变螺旋角铣刀和变齿距铣刀在分歧切削速度下达到磨钝尺度的磨损情况类似，因而仅对切削速度为25m/min的铣刀磨损描摹进行分析。

(1)尺度铣刀磨损描摹

由图7a－图7l可知，尺度铣刀随着磨损量由0.1mm增长到0.3mm，切削刃的磨损带宽度不休增大，且切削刃的后导磨损均匀。观察图7i－图7l，在磨损量为0.3mm时，切削刃出现显著破损，且第2切削刃的破损较为严沉。

(2)变螺旋角铣刀磨损描摹分析

由图8a－图8l可知，变螺旋角铣刀随着磨损量由0.1mm增长到0.3mm，切削刃的磨损带宽度不休增大，并且切削刃后导的磨损不均匀。观察图8i－图8l，在磨损量为0.3mm时，切削刃出现显著破损，且第2切削刃的破损较为严沉。

(3)变齿距铣刀磨损描摹

由图9a－图9l可知，变齿距铣刀随着磨损量由0.1mm增长到0.3mm，切削刃的磨损带宽度不休增大，且切削刃后导的磨损不均匀。观察图9i－图9l，在磨损量为0.3mm时，切削刃出现显著破损，且第2、4切削刃的破损较为严沉。

(4)刀具几何结构对磨损描摹的影响

比力求7、图8和图9发现，当尺度铣刀、变螺旋角铣刀和变齿距铣刀的磨损量达到磨钝尺度0.1mm、0.2mm和0.3mm时，三种铣刀后导的磨损情况分歧:尺度铣刀的后导磨损均匀，而变螺旋角铣刀和变齿距铣刀的后导磨损不均匀。磨损量达到0.3mm时，三种铣刀的后导均出现了破损。

4、结语

选取尺度铣刀、变螺旋角铣刀和变齿距铣刀切削TB6钛合金，钻研刀具几何结构对铣刀磨损的影响。对三种铣刀的后导磨损情况进行分析，得出如下重要结论:

(1)刀具耐用度。三种铣刀达到磨钝尺度0.3mm的刀具耐用度均随着切削速度的增长而减幼。在切削速度为25m/min，30m/min和35m/min时，达到磨钝尺度0.1mm，0.2mm和0.3mm的铣刀耐用度大幼挨次为:尺度铣刀的刀具耐用度最大，变螺旋角铣刀次之，变齿距铣刀最幼;

(2)铣刀磨损速度。三种铣刀的磨损速度均随着切削速度的提高而增大。在整个正常磨损阶段，切削速度为25m/min，30m/min和35m/min的铣刀磨损速度大幼挨次为:变齿距铣刀的磨损速度最大，变螺旋角铣刀次之，尺度铣刀最幼;

(3)铣刀磨损状态。三种铣刀在切削速度为25m/min、30m/min和35m/min和磨损量为0.3mm时均呈显炱损。尺度铣刀后导磨损较为均匀，而变螺旋铣刀和变齿距铣刀后导磨损不均匀。

参考文件

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[7]Sui S C，Feng P F.The influences of tool wear on Ti6Al4V cutting temperature and burn defect[J].The International Journal of Advanced Manufacturing Technology，2015:1 －8.

[8]赵勋，屈植华，王社权，等.钛合金高速铣刀的开发及试验钻研[J].工具技术，2018，52(8):77 －82.

[9]金成哲，贾春德.正交车铣高强度钢的刀具耐用度及磨损机理钻研[J].工具技术，2005，39(9):16 －18.

[10]余宗宁，周利平，刘幼莹，等.金刚石涂层铣刀铣削高硅铝合金 CE11 的刀具磨损分析[J].工具技术，2019，53(3):33 －37.

[11]中国航空资料手册编委会.中国航空资料手册[M].北京:中国尺度出版社，2002: 253 －273.

第一作者:刘建永，博士钻研生，北京航空航天大学机械工程及自动化学院，100191 北京市

First Author:Liu Jianyong，Doctoral Graduate，School of Me-chanical Engineering and Automation，Beijing 100191，China

通讯作者:乔立红，博士，教授，北京航空航天大学机械工程及自动化学院，100191 北京市

Corresponding Author:Qiao Lihong，Doctor，Professor，School of Mechanical Engineering and Automation，Beijing 100191，China