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チタン合金のフライス加工中のチップの変形

まず、異なる媒体下でのチタン合金のフライス加工のチップ形態
異なる媒体の下で高速でチタン合金をフライス加工する場合、工具とチップ間の摩擦と熱放散の条件が異なるため、チップの形状と表面条件も異なります。 図2に示すように。 乾式フライス加工と比較して、工具とチップ間の摩擦が大きく、フライス加工領域の温度が高く、すくい面を通過した後のチップの変形が大きく、チップ表面の縞模様の折り目が大きく、平坦度が悪いです。



異なる媒体下でのチタン合金のチップ状態
(ap = 7mm、vc = 250m / min、rs = 1.6mm)
図2異なる媒体下でのチタン合金のチップ状態

第二に、異なる切削速度でのチタン合金の切りくず形態
チタン合金の高速切削試験では、異なる切削速度で生成される切りくず形態の分析が大きく異なるため、切削速度は切りくずの巨視的な形態に大きな影響を与えます。 図3は、さまざまなミリング速度でのチップの写真です。
 

エアオイルミスト下での異なるミリング速度でのチタン合金のチップ形態
(ap(ap = 5mm、rs = 0mm)
図3エアオイルミスト下での異なるミリング速度でのチタン合金のチップ形態

上記の図の分析から、切削速度が増加するにつれて、切りくずの形状はますます規則的になると結論付けることができます。 特に、切削速度が300m / mimに達すると、計算と測定後、チップの長さと幅は理論値に近くなります(チタン合金の変形係数は非常に小さく、1にほぼ等しいか、1未満ですらあります)。 不規則な切りくずの主な原因は、速度が遅いほど、切りくずと工具間の接触時間が長くなり、切りくずと工具間の摩擦時間が長くなるため、切りくずの変形が低速で顕著になることです。 速度が速いほど、チップが工具によってこすられる時間が短くなり、チップの変形が少なくなります。さらに、切削速度が増加すると、切削温度が徐々に上昇し、摩擦係数が低下し、切りくずにかかる摩擦力が小さくなります。 切りくずの変形が小さい。

III. チタン合金の切りくず変形のミクロ分析
図4から、チップ表面の微視的形態が異なる媒体の下で異なることがわかります。 窒素オイルミスト媒体の下のチップには、いくつかのマイクロクラックがあります(図4(c))これらのマイクロクラックは、主にチップの端と端に分布しています。 ほとんどのマイクロクラックはすくい面に沿ったチップのスライド方向と同じ方向にあり(図5の領域I)、少数のマイクロクラックはチタン合金チップのスライド方向に垂直です(図5の領域II)。 窒素オイルミスト媒体下でのチップのマイクロクラックの理由は次のとおりです。
1.窒素オイルミストが切断領域に噴霧されると、すぐに大量の熱が奪われ、チタン合金チップに熱応力と熱亀裂が生じます。
2.窒素オイルミスト中の窒素は、チタン合金切削片中のチタンと化学的に反応して、より脆い窒化チタンを形成します。 これらの窒化チタンはチップの表面および内部に分布しているため、チップは強力な押し出しおよび摩擦により脆弱になります。



異なる切削媒体下でのチタン合金チップの部分正面のSEM写真
(ap = 7mm、vc = 300m /分、rs = 1.6mm)
図4異なる切削媒体下でのチタン合金チップの部分正面のSEM写真
 
窒素オイルミスト媒体下でのチタン合金のチップ割れ領域のSEM画像
(ap(ap = 5mm、vc = 300m / min、rs = 1.6mm)
図5窒素オイルミスト媒体下でのチタン合金のチップ割れ領域のSEM画像

エアオイルミストは、チタン合金の切断時に多くの熱を奪うためです。 ただし、チタン合金チップにはマイクロクラックがないため(図4(a))、最初の可能性は真実ではないため、マイクロクラックは窒素の存在が原因であると考えられます。 チタニウム合金チップは脆くなりやすいため、すくい面を通過する際にチップがフライスに与える影響を減らし、フライス力をある程度まで低下させます。

第四に、チタン合金チップの金属組織分析
1.金属組織写真の比較
チタン合金チップの形成中、材料の可塑性は大きくなります。 結果として生じる加工硬化により、切りくずのせん断滑り面にかかる応力が増加し、材料の強度限界に局所的に到達します。 このとき、切りくずは上部でのみ割れ、下部はまだ接続されています。つまり、すくい面に近い側は滑らかで、反対側は鋸歯状であり、集中せん断摺動チタン合金チップを形成します。
 

さまざまな媒体でのチタン合金チップの金属組織写真
(ap(ap = 7mm、vc = 300m / min、rs = 1.6mm)
図6さまざまな媒体でのチタン合金チップの金属組織写真

図6は、窒素オイルミスト下でのチタン合金チップの結節化傾向が非常に明白であり、チップの底部での接続が非常にまれになり、チップのノードとノードがほとんど分離していることを示しています。 空気オイルミスト下でのチタン合金チップの結節化傾向は、ドライミリング中よりも明白ですが、窒素オイルミストほど良好ではありません。

窒素油ミストおよび空気油ミストの下でのチップの結節性の原因は、ドライミリングよりも明白です。 これは、オイルミストの冷却効果により、チップの切削および摺動面上のチタン合金の可塑性が低下し、チップが摺動面に沿って容易にせん断されるためです。 窒素オイルミストの下では、窒素とチタンにより、せん断スリップ表面に脆いTiNが形成されました。 高速では、高いせん断力が切りくずの集中せん断すべりを強化し、それにより切りくずの結節状の特徴がより顕著になります。
 

せん断速度に対するミリング速度の影響
図7せん断速度に対するミリング速度の影響(r = 1.6)


2、せん断角fの比較
図7は、速度の関数としてのせん断角fのグラフである。
図は、切削速度が増加するにつれて、空気オイルミスト、窒素オイルミスト、および乾式切削条件でのチタン合金チップの切削角度が増加傾向、つまり、チップ変形が減少する傾向があることを示しています。 この傾向は、粉砕速度が275 m /分を超えるとさらに顕著になります。 この結果には、主に2つの理由があります。1つは、チタン合金の変形時間が短縮され、チタン合金の変形が短縮されることです。  一方、切りくずの速度はすくい面の平均摩擦係数に影響を与え、高速切削では、切削速度が速いほどすくい面の平均摩擦係数が小さくなります。切断温度が高いために切断速度が非常に高い場合、チップの最下層が柔らかくなり、薄いわずかに溶けやすい層が形成されます。 この場合、切削速度の変化は切りくずの変形にほとんど影響しません。

さらに、同じ速度で、窒素オイルミストの下でのチップの切断角度は、エアオイルミストの切断角度よりも大きくなります。 この理由は、窒素媒体下でのチタニウムチップのせん断すべり面に窒化チタンが存在すると、せん断すべり面の可塑性が低下するためです。 切りくずは集中せん断スリップ中に塑性不安定になりやすいため、切りくずの変形が少なくなり、せん断角fが小さくなります。
 

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