钛合金拥有密度低、耐高温、耐侵蚀、抗拉强度高、抗委顿性优异等特点，在航空航天、石油化工等领域得到了宽泛利用[1-3]。传统机加工工艺在加工新型钛合金资料时有刀具磨损加剧、工件加工质量不易节造以及切削液的大量使用易造成环境传染、资源浪费等问题。由于切削液不成生物降解，因而拔除切削液在排放之前必要进行复杂的无害化处置，以至切削液的使用成本高于其加工效益[4-6]。随着社会对环境
；ぁ⒔谀芙岛囊约爸耙到】蛋踩任侍獾娜找婀刈，绿色清洁环保的切削技术逐步成为了机加工工艺的钻研焦点[7-8]。其中低温微量光滑技术可通过分歧冷却方式和微量的冷却介质实现分歧水平的低温工况，不仅有助于解决传统机加工工艺中的质量和成本问题，还为实现“绿色”出产提供了新的解决规划[9-10]。

近年来，国内表学者对低温微量光滑技术进行了大量钻研。在冷却方式方面，张慧萍等[11]用CMQL技术进行了机加工，发现该技术可有效提高钛合金的已加工表表质量、加工效能和刀具寿命。苏文佳[12]进行了液氮冷却下的猛进给铣削TC4和TC17钛合金的试验，发现液氮冷却不仅能降低刀具磨损，还能降低切削力和环境传染、提高已加工表表质量。高巍等[13]钻研了低温微量光滑在30CrMnSi结构钢切削加工中的利用，了局批注，相较于传统的浇注冷却光滑，低温冷风微量光滑的加工效能提升了20%以上。Gupta等[14]进行了Ti-3Al-2.5V钛合金的CMQL车削试验，了局批注，在CMQL加工环境下可有效降低切削温度、刀具磨损、切削力和表表粗糙度。在切削参数方面，孔宪俊等[15]选取切削三身分设计正交尝试车削TC11钛合金，钻研批注，切削速度对切削温度的影响最大，进给量对表表粗糙度的影响最大，切削深度对切削力的影响最大。刘二亮等[16]对钛合金TC11车削已加工表表质量进行了试验钻研，了局显示，当切削速杜咨60m/min提升至100m/min时，工件表表粗糙度降低，切削速度为100m/min时的表表描摹要好于切削速度60m/min时的。

由于国内表学者只进行了热处置工艺下TC6力学机能及组织机能的影响钻研，短缺低温冷风微量光滑前提下TC6钛合金加工个性有关试验钻研。故本文以TC6钛合金为钻研对象，进行低温冷风微量光滑车削和干车削试验，对比分析微观描摹、粗糙度的变动法规，钻研低温冷风微量光滑和车削参数对TC6加工表表粗糙度的影响法规，以期为钛合金的低温冷风微量光滑切削利用提供借鉴。

1、低温车削试验系统

试验设备使用CW6163B卧式车床和CTL-40/1.5冷风射流机组合成的低温冷风微量光滑车削系统。喷嘴持续喷射由–27℃冷风和微量抗低温抗磨切削液混合而成的气液油雾对加工区进行降温，试验资料为?42mm×816mm的TC6棒料，试验刀具选取WNMG080404-HL硬质合金涂层刀具，槽型HL，刀尖半径为0.4mm。试验系统如图1所示。

试验规划选取单成分试验法，将切削工况、切削速度、进给量和背吃刀量4个参数作为试验变量，探索变量对TC6加工表表组织特点、微观描摹及粗糙度的影响。试验前对TC6棒料表圆进行均分象征，象征段长度为100mm，别离在常温干切削工况和–27℃低温冷风微量光滑工况下按表1给定加工参数对TC6棒料表圆象征段顺次进行车削加工。加工实现后用HYBRID＋激鲜明微镜对TC6棒料已加工表表进行微观表表组织、三维描摹及粗糙度分析。

资料为TC6钛合金棒材（由陕西省宝鸡市华西工贸有限公司提供）。仪器为CW6163B卧式车床（安阳机床厂）、HYBRID＋激鲜明微镜（日本Lasertec株式会社）、CTL-40/1.5冷风射流机（沉庆成田低温加工技术有限公司）。

2、了局与分析

2.1低温冷风微量光滑对表表质量的影响

常温干切削和低温冷风微量光滑切削工况下TC6棒料已加工微观表表、三维描摹和表表概括曲线别离如图2和图3所示。对比图2a和图2c可显著发现，干切削前提下TC6加工表表有显著的划痕、扯破、凹坑和鳞刺等瑕疵，同时存在黏屑景象，而低温下此类瑕疵较少，加工表表组织变形较少。这是由于钛合金导热系数低，而干切削时切削热急剧累积，导致切削区温度急剧升高，高温能够使合金内部的晶体结构产生变动，如晶粒长大或相界面滑移，从而降低硬度[17]。在热-力耦合作用下，资料部门的塑性变形加剧，在高温高压下易与刀具前导产生部门咬焊景象，加快了刀尖积屑瘤的形成，钝化了前导对资料的剪切力，加剧了刀具对资料的挤压效应，切屑从加工表表剥离时刀尖对资料表层的挤压使资料表表严沉变形[18]，以至资料加工表表形成显著的扯破、层积组织。此表，在干切削中切屑的塑性变形较大，难以正常断屑，导致加工区存在缠屑和夹屑景象，易划伤已加工表表。

在低温冷风微量光滑切削工况下，由于前导与切屑的耕犁作用，在刀具与切屑接触区域会产生大量柱状毛细管，当其与空气相连通时，雾状切削液能够通过毛细管渗入到加工表表，在加工表表形成光滑油膜，减幼刀具和工件间的摩擦因数从而减幼切削力，降低切削热的产生[19-20]，高压冷风射流对切削区的强冷却作用也能带走大量切削热。在两者共同作用降落低了切削区因热量累积而导致的TC6资料热物理变形，抑造了切削时资料塑性变形对刀具的黏结，加快了切屑的排出，削减了扯破、划痕、黏屑等缺点产生[21]。

对比常温干切削和低温冷风微量光滑切削加工表表三维描摹，发现切削过程中刀具刃口圆角及后导的挤压与摩擦使资料产生塑性变形，而切削刃两端没有来自侧面的约束力，因而切削刃两端已加工表表处资料被挤压产生隆起，形成了沿切削活动方向的刀尖概括状槽痕，如图2b和图2d所示。而资料塑性变形越大则刀纹凹槽越深，刀纹隆起水平越大，可显著发现，在低温工况下加工的刀纹升沉水平较为平坦，注明低温冷风微量光滑工况下资料加工表表热变形幼。

常和善低温冷风微量光滑下TC6已加工表表概括曲线如图3所示？芍，TC6资料在常温干切削工况下已加工表表均匀粗糙度值为1.89?m，在低温冷风微量光滑工况下已加工表表均匀粗糙度值为1.54?m，低温加工使样件表表粗糙度降低了19%，注明低温冷风微量光滑切削能够有效提高加工表表质量。

2.2进给量对表表质量的影响

当进给量为0.22mm/r时，TC6样件已加工微观表表、三维描摹及表表概括曲线如图4所示。对比发现，资料加工后微观表表均存在类似的划痕和凹坑。而图4a中的刀纹宽度显著大于图2c中的，这是由于刀纹的距离蹬宗每转的进给量，当进给量为0.14mm/r时刀纹凹槽较为紧凑，刀纹间距为142?m
；当进给量为0.22mm/r时刀纹凹槽较宽，刀纹间距为216?m。在猛进给量下刀纹凹槽隆起较高，这是由于进给量的增长会导致切削力呈非线性增长。当进给量加倍时，切削力会增长约莫65%[22]，从而加快了切削热的产生，提高了加工区温度，加剧了资料加工表表塑性变形[23-24]。对比已加工表表概括曲线可发现增长进给量会使表表概括曲线颠簸幅度提高，当进给量为0.22mm/r时表表均匀粗糙度值为3.00?m，与进给量为0.14mm/r时相比增长了49%，注明进给量的增长会显著降低加工表表质量。

2.3背吃刀量对表表质量的影响

当背吃刀量为2mm时，TC6样件已加工微观表表、三维描摹及表表概括曲线如图5所示。对比发现，背吃刀量的提高会导致资料表表产生大量侧流和凹坑。这是由于增长背吃刀量会使切削刀具前导与资料接触面积增大，导致切削区切削抗力与内摩擦力增长，提高了切削力和切削热，降低了资料的屈服强度和剪切强度，加强了资料的塑性，以至切屑在未被齐全切除时便从刀具刀尖两侧沿加工表表滑移出去，形成侧流[25]。如图5b所示，大背吃刀量下的三维表表概括显著较为粗糙，刀纹分列不均匀，凹槽升沉变动较大，这是由于大背吃刀量前提下产生的切削热较多，资料塑性变形较大，因而加工表表描摹升沉较为显著[23]。对比已加工表表概括曲线可知，当背吃刀量为2mm时，表表粗糙度均匀值为2.71?m，与背吃刀量为0.5mm时相比增长了43%，注明较大的背吃刀量会导致表表粗糙度增长。并且背吃刀量较大时粗糙度曲线颠簸幅度较大，刀纹深浅幅度变动显著，这是由于背吃刀量的增长会导致切削力成比例的增大，由于背吃刀量的增长直接增长了切削层的体积，从而增长了切削力，所以当背吃刀量加倍时，切削力也会大体加倍[26]。背吃刀量对切削力的影响比进给量对切削力的影响要大，当进给量增长时，切削力的增长不如背吃刀量增长时显著，由于进给量的增长对切削接触面积的影响幼于背吃刀量的影响，所以背吃刀量的增长会使切削力增大，以至工艺系统产生较大振动，易造成切削过程不不变[27]。

2.4切削速度对表表质量的影响

当切削速度为31.4m/min时，TC6样件加工后微观表表、三维描摹和表表概括曲线如图6所示。对比发现，提高切削速度后，加工微观表表存在显著凹坑、划痕以及分歧水平的黏屑和扯破，并且刀纹分列不均。这是由于提高切削速度易使刀尖的热量急剧堆集，进而导致加工区温度上升，造成工件表表产生黏屑、扯破以及烧蚀等缺点。在本试验所给定的切削速度下，切削力重要由切屑的形成和切削面的摩擦引起。随着切削速度的提高，切屑的形成变得越发难题，这增长了刀具与切屑之间的摩擦，从而导致切削力增长[28]。切削速度的提高还会引起切削温度的升高，高温会导致资料的塑性变形增长，进而增长切削力。对比已加工表表概括曲线，发现提高切削速度后加工表表均匀粗糙度值为1.59?m，粗糙度变动不大，但粗糙度曲线概括颠簸幅度较大，这是由于大的切削速度使工艺系统不不变，以至刀具产生震颤，因而较幼的切削速度会使加工资料表表质量更好[29]。

3、结论

对TC6样件进行低温冷风微量光滑车削试验，分析了切削环境和切削三身分对资料加工表表组织特点、微观描摹和粗糙度的影响，得出以下结论：

1）低温冷风微量光滑切削技术的强冷却作用及微量光滑作用能够有效降低切削热对TC6资料加工表表的热物理影响，可显著削减切削中因热量累积而导致资料的塑性变形，减幼了刀具与工件间的摩擦，抑造了切削区资料和刀具因内摩擦加剧而导致的咬焊景象，削减了已加工表表缺点，与通例加工相比，低温冷风微量光滑加工可使TC6钛合金加工表表粗糙度降低19%，可有效提升已加工表表质量。

2）在切削三身分的影响法规钻研过程中，当进给量从0.14mm/r提高到0.22mm/r后，加工表表粗糙度值增长了49%
；当背吃刀量从0.5mm增长到2mm时，加工表表粗糙度值增长了43%
；进给量对表表质量影响最大，背吃刀量对表表质量影响其次，切削速度的增长对表表质量的影响最幼，但背吃刀量和切削速度的增长易使工艺系统产生振动，造成不不变切削景象。

3）将低温冷风微量光滑技术利用在加工TC6资料过程中降低了切屑对刀具的磨损，耽搁了刀具使用寿命。在加工中削减了切削液的使用与排放，实现了低能耗、低传染、低排放的主张，更符合低碳工业的理想。

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