http://bhxb.buaa.edu.cnjbuaa@buaa.edu.cnDOI:10.13700/j.bh.1001-5965.2021.0519高速超声振动铣削钛合金实验研究韩雄1，2，孙哲飞1，耿大喜1，*，张德远1(1.北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京100191；2.成都飞机工业（集团）有限责任公司，成都610091)摘要：针对钛合金在普通铣削（CM）时因切削速度低而面临的切削力大、薄壁工件变形大、加工效率低、刀具磨损严重等问题，采用高速超声振动铣削（HUVM）方法加工钛合金，实验研究其加工表面质量和切削力。从运动学角度出发对HUVM方法进行运动学分析。搭建包括超声振动系统、加工系统及测量系统在内的高速超声振动铣削实验平台。采用单因素实验对比CM和HUVM这2种方法对钛合金加工切削力和表面质量的影响规律。研究结果表明：与CM加工相比，HUVM加工可以使切削力降低32.6%～35.3%。并且HUVM加工表面粗糙度虽略有增加，但是表面结构可以更加均匀；此外，HUVM加工表面残余应力均为压应力，其绝对值随着每齿进给量和切削速度的增大而降低，而CM加工表面残余应力为拉应力。关键词：超声振动；铣削；表面粗糙度；残余应力；切削力中图分类号：V261.92文献标志码：A文章编号：1001-5965（2023）07-1707-08近年来，钛合金因具有质量轻、比强度好及耐腐蚀等良好性能，在航空、航天、兵器及船舶等工业生产中得到越来越广泛的应用[1]。然而，钛合金导热系数低、比热系数大，在机械加工过程中会产生较多的切削热，从而加剧刀具磨损，影响工件表面质量。在铣削加工钛合金时，切削速度通常低于80m/min，这限制了钛合金的加工效率[2]。高速超声振动铣削（high-speedultrasonicvibrationmilling,HUVM）方法是一种将电信号转换为振动信号并传输到刀具上，以实现高速下断续切削的新型铣削技术。这种加工技术提高了传统铣削加工时的速度限制，可以降低切削力和切削温度，减少刀具磨损。国内外科研人员对超声振动切削钛合金进行了大量的研究[3-7]。Cakir等[8]基于有限元法进行超声振动切削Ti6Al4V模拟实验，研究结果表明：超声振动辅助切削技术可以有效降低切削力和切削温度，并且使加工工件表面有着较好的表面粗糙度。张翔宇等[9]在刀具进给方向上施加超声振动，与普通切削加工相比，切削力有所降低，切削效率得到提高。Zheng等[10]研究了超声振动铣削表面残余应力的变化规律，与普通铣削(conventionalmilling，CM)相比，超声振动铣削加工工件表面残余压应力较高。武民[11]研究了振幅、频率及冷却润滑方式对...
