TB6钛合金是一种高强、高韧，，，并拥有良好热加工性的近β型钛合金，，，因其良好的综合机能而受到列国粹者的关注。TB6 钛合金的比强度高，，，能有效减轻结构件重量，，，在飞机机身、机翼和起落架结构中使用该合金包办一致强度的 30CrM nSiA 结构钢，，，可减轻重量约40% ，，，用TB6钛合金包办TC4可减轻结构重量约 20% ，，，因而对于飞机制作业来说，，，该合金拥有宽泛的利用空间[1] 。

理论粗糙度和理论描摹是描述和评价构件理论质量的重要特点。其曲直对构件的耐磨机能、委顿机能、应力侵蚀机能等拥有重要的决定作用[2] 。由断裂力学可知，，，理论粗糙度值愈大、理论的沟痕愈深、纹底半径愈小、应力集中愈严重，，，抗委顿粉碎的能力就愈差。因而理论粗糙度增大，，，会降低零件的委顿强度，，，这种景象对高强度合金资料更为凸起[3] 。因而在进行高强度合金资料的加工中，，，必须正视对理论粗糙度和理论描摹的节制。而高速加工技术是保险构件理论粗糙度和理论描摹的重要加工技术之一。

目前国内外对钛合金高速切削的理论齐全性进行着积极钻研。I.S.Jawahir等[4] 对资料去除过程中的理论齐全性特点钻研的最新进展进行了综述性报道。J.Sun等[5] 针对TC4钻研了端铣加工的理论粗糙度，，，其钻研参数领域内铣削理论呈各向异性，，，理论粗糙度值从 0.6μm变动到 1.0μm，，，理论粗糙度值随进给和轴向切深增大而升高，，，而随着切削速度的增粗略微减。，，但变动领域较小。G .A .Ibrahim 等[6] 钻研了铣削速度在 55~95 m /m in之间TC4在干切削前提下的理论齐全性，，，钻研批注理论粗糙度都在 1~4μm之间。Elm agrabi等[7] 钻研了铣削速度为 77.5 m /min时涂层硬质合金刀具加工TC4的理论粗糙度，，，钻研批注：进给速度越大理论粗糙度越大，，，当每齿进给量为 0.1mm/z时，，，理论粗糙度在 0.2~0.4μm之间。A.L.M antle等[8] 对高速铣削 γ -TiAl合金理论齐全性进行了钻研，，，其理论粗糙度都低于 1.5μm。C.H .Che-H arona 等[9 - 10] 对高速铣削和车削TC4从理论粗糙度、残存应力、微观组织和显微硬度等几方面进行了系统钻研。Rao等[11] 基于单成分试验步骤钻研高速铣削时，，，高主轴转速可获得的理论粗糙度都在 0.4μm以下。史兴宽等[12] 进行了高速切削前提和通例切削前提下TC4的对比切削试验，，，了局批注高速铣削在提高制作效能和改善理论质量上都是有益的。杜随更、杨振朝等 [13- 14] 钻研发现，，，在平底刀铣削TC4时 , 当主轴转速由 3000r/m in增大到 10000r/min时 , 理论质量越来越好。

只管在钛合金高速铣削方面国内外学者已做了大量钻研，，，但现有钻研往往局限于工艺参数对理论粗糙度的钻研，，，关于三维理论描摹的钻研还很少。本文以航空结构件常用的TB6钛合金为对象，，，通过高速端面铣削正交试验，，，钻研高速铣削参数对理论粗糙度和三维理论描摹的影响，，，为TB6航空结构件高速铣削提供参数选择的凭据和步骤。

1、TB6 钛合金高速铣削试验

1.1　试验资料

试验资料为TB6合金，，，属于高强高韧β型钛合金，，，重要化学成分如表 1 所示。其室和善高温力学机能如表 2 所示。

1.2　试验规划

TB6钛 合 金 高 速 铣 削 试 样 尺 寸 设 计 为55mm×50mm×25mm。所有铣削试验都在 V M C-850三坐标立式数控铣床上进行，，，机床功率为 22kW ，，，主轴转速领域为 0~8000r/m in。凭据机床和试件资料，，，选择四齿硬质合金立铣刀，，，无涂层，，，刀具直径为 10mm，，，前角6°，，，后角 12°，，，螺旋角 30°。铣削方式为端铣，，，顺铣；；冷却方式为乳化液。铣削过程如图 1 所示。

为钻研TB6钛合金端铣加工参数对理论粗糙度及三维理论描摹的影响，，，选取三成分三水平正交试验。凭据出产经验及试验前提，，，选定影响理论粗糙度的重要3 个铣削成分为铣削速度 v _c 、每齿进给量 f _z 和铣削宽度a _e 。其中铣削深度 a _p 均固定为 0.2mm。正交试验规划及了局如表 3 所示。

1.3　理论粗糙度与理论描摹测试

加工后的理论粗糙度和理论描摹用三维光学理论描摹测试仪 V eeco丈量。在铣削面沿进给方向，，，等距拔取 5 个点，，，如图 1 中的 1 点、2 点到第 5 点，，，丈量每点理论粗糙度 R _a 值并求取均匀值，，，最后 R _a 的测试了局见表3。丈量时放大倍数为 10 倍，，，丈量分辨率为 736×480，，，丈量点取样巨细为 830.22nm ×830.22nm 。

2、试验了局与会商

2.1　理论粗糙度分析

对表 3 所示的正交试验中测得的理论粗糙度数据，，，利用多元线性回归分析步骤成立TB6高速端面铣削时的理论粗糙度的经验公式：

由该公式可看出，，，每齿进给量对 R _a 的影响最为显著，，，而铣削速度次之，，，铣削宽度最小。

选取直观分析法成立工艺参数对理论粗糙度的影响曲线如图 2 所示。图 2（a）为高速铣削速度对理论粗糙度的影响法规曲线。当切削速度在 60~140m /min领域变动时，，，均匀理论粗糙度 R _a 可节制在 0.6μm以下，，，并且随着铣削速度的增长，，，理论粗糙度有减小的趋向，，，其粗糙度值从 0.55μm变动到 0.48μm以内。其原因是铣削速度对积屑瘤和鳞刺的影响极度显著，，，铣削速度较低时，，，由于铣削力大和铣削温度高，，，很容易产生鳞刺和形成积屑瘤，，，粗糙度也大；；随着铣削速度的升高，，，铣削温度会随之升高而导致资料软化易切削，，，固然铣削力也会有所降低，，，但是铣削过程极度敏感，，，鳞刺和积屑瘤都不易产生，，，理论粗糙度会减小。

图 2（b）为每齿进给量对理论粗糙度的影响法规。

从几何成分中可知，，，减小进给量可降低残留面积的高度，，，同时也能够降低积屑瘤和鳞刺的高度，，，因而减小进给量能够使理论粗糙度值减小。但进给量减小到肯定值时，，，若是再减。，，塑性变形慢慢占主导职位，，，粗糙度值不会显著降落。所以，，，在高速铣削加工中尽可能选取较小的每齿进给量。由图 2（b）可知，，，当每齿进给量从0.04mm/z 变动到 0.12mm/z 时，，，理论粗糙度越来越大，，，从0.4μm变动到 0.64μm，，，其变动起头较平缓，，，在每齿进给量为 0.08mm/z之后变动有所加剧。

图 2（c）为铣削宽度对理论粗糙度的影响法规。

能够看出，，，端铣加工时随着铣削宽度的增大，，，理论粗糙度呈先减小后增大的趋向，，，这重要是由于在铣削宽度增大到肯定值时，，，随着铣削宽度的持续增大会使铣削力和铣削温度增大，，，容易产生鳞刺和形成积屑瘤，，，对理论粗糙度会带来不利的影响。在试验钻研的高速切削参数领域内，，，当铣削宽度从 3mm变动到 5mm时，，，理论粗糙度从 0.597μm降落到 0.321μm；；当铣削宽度从 5m m变动到 7mm时，，，理论粗糙度从 0.321μm急剧增大到0.624μm。

2.2　高速铣削三维理论描摹分析

图 3（a）~ 图 3（i）为正交铣削试验中 1#~9# 件的理论描摹测试了局。发现所有铣削理论都存在沿铣削方向的加工纹理，，，出现一高一低的阶梯状。铣削后工件理论产生波纹状的理论纹理，，，它是铣刀与工件相对移动后最终形成的理论描摹，，，清澈地反映出了铣刀切削刃的活动轨迹。

图 3（a）~ 图 3（i）中，，，均有沿刀具进给方向均匀距离突起的棱脊，，，每条均匀距离突起的棱脊沿刀具进给活动方向位移量等于铣削参数中的每齿进给量。在均匀距离突起的棱脊之间散布有沿切削活动方向的藐小沟槽。这种沟槽一方面是刀具理论上硬质点对工件加工理论的犁耕，，，另一方面是刀具磨损理论上粗糙沟槽在工件加工理论上的复制。在图 3（i）中，，，能够看到显著的交叉纹理，，，分析其原因是选取了较大的每齿进给量0.12mm/z，，，和较大的切削速度 140m /m in。在图 3（b）中，，，可看出加工纹理比力均匀，，，切削理论微观状态没有显著划伤，，，粗糙度值也为本次试验最。，，约为 0.132μm，，，其原因是选取了较大的切削速度 100m /min和小的每齿进给量 0.04mm/z。

试验还发现铣削速度和每齿进给量的配比组合会影响理论描摹，，，而铣削宽度对理论描摹影响难以获得有效法规。其中，，，图 3（a）、图 3（b）、图 3（c）中的理论描摹均为均匀流线状，，，粗糙度均在 0.6μm以内，，，由其对应的参数可知：无论铣削速度、铣削宽度在试验领域的取值若何，，，只有每齿进给量为 0.04mm/z，，，理论描摹呈均匀流线状，，，理论粗糙度可维持在 0.132~0.538μm之间。

而当每齿进给量为 0.08mm/z时，，，随着铣削速度的增长，，，理论的交叉织网状描摹由稀少（图 3（d）、图 3（e））向缜密（图 3（f））变动。当每齿进给量为 0.12mm/z时，，，随着铣削速度的增长，，，理论由无交叉均匀流线状描摹（图3（g））向交叉织网状（图 3（h）、图 3（i））变动，，，均匀距离突起的棱脊的间距越来越大，，，其由密集向稀少变动，，，这是由于铣削时铣刀前一齿与后一齿之间会有残留高度，，，而当 f z 维持一致，，，铣削速度高时，，，进给速度也很快，，，使得这些突起的棱脊在进给方向的位移量增大。这种景象 f z 越大越显著，，，如图 3（g）、图 3（h）、图 3（i）所示，，，f z 越小越不显著，，，如图 3（a）、图 3（b）、图 3（c）所示。

由于每条均匀距离突起的棱脊沿刀具进给活动方向位移量等于铣削参数中的每齿进给量，，，所以无论铣削速度和铣削宽度取何值，，，随着每齿进给量的增长，，，均匀距离突起的棱脊的间距都将越来越大，，，如图 3（b）、图 3（f）、图 3（i）所示。

3、结论

通过TB6钛合金铣削参数对理论粗糙度影响的钻研，，，能够得出以下结论：

（1）TB6 高速端铣加工时，，，在钻研的参数变动领域内，，，理论粗糙度对每齿进给量变动最为敏感 , 对铣削速度的变动敏感次之，，，对铣削宽度变动最不敏感。

（2）铣削速度优选领域为 100~140m /m in，，，每齿进给量优选领域为 0.04~0.08mm/z，，，可保险理论粗糙度在0.7μm以内。

（3）铣削速度和每齿进给量配比组合影响理论描摹的形成，，，只有每齿进给量为 0.04mm/z，，，理论粗糙度可维持在 0.132~0.538μm之间，，，其三维理论描摹均呈无交叉均匀流线状。

参 考 文 献

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