方嵐楓 王鐵海 郭君偉 戎漪婷 周春雷

摘要：為保證離心葉輪產(chǎn)品長(zhǎng)壽命、高可靠性的要求，提高產(chǎn)品質(zhì)量和制造過程穩(wěn)定性，必須采取有效措施控制其表面完整性。本文對(duì)離心葉輪應(yīng)力分布進(jìn)行了分析，制定了離心葉輪關(guān)鍵區(qū)域的控制方案;對(duì)常規(guī)切削速度和冷卻條件下，采用硬質(zhì)合金球頭銑刀銑削TA6V鈦合金離心葉輪葉片最終0.2mm余量時(shí)，切削速度和進(jìn)給量對(duì)表面殘余應(yīng)力的影響，以及采用硬質(zhì)合金車刀片車削TA6V鈦合金離心葉輪內(nèi)孔和端面最終0.2mm余量時(shí)，切削速度和進(jìn)給量對(duì)表面殘余應(yīng)力的影響，開展了試驗(yàn)研究和分析，得出了切削速度、進(jìn)給量與切削表面殘余應(yīng)力的關(guān)系，提出了TA6V鈦合金離心葉輪表面殘余應(yīng)力控制的一般解決思路。

關(guān)鍵詞：TA6V鈦合金 ?離心葉輪 ?表面殘余應(yīng)力 ?切削速度 ?進(jìn)給量

前言

鈦合金材料具有比強(qiáng)度高、熱強(qiáng)度好、耐腐蝕性好、低溫性能好等優(yōu)點(diǎn)，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，很多離心式壓氣機(jī)的離心葉輪都采用了鈦合金材料。離心葉輪是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的重要零件，幾何形狀復(fù)雜，在高溫高轉(zhuǎn)速條件下工作，承受離心力、氣動(dòng)和振動(dòng)等復(fù)雜載荷，對(duì)抗疲勞性能有較高要求。

試驗(yàn)和研究表明，鈦合金零件在拉伸應(yīng)力和特定鹵化物等腐蝕環(huán)境共同作用下，會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂，嚴(yán)重影響零件的抗疲勞性能和使用壽命。在零件的生產(chǎn)過程中，要避免零件接觸高濃度的鹵化物等腐蝕介質(zhì)，并且應(yīng)對(duì)零件表面的殘余應(yīng)力進(jìn)行控制，保證加工過程中產(chǎn)生的表面殘余應(yīng)力始終為壓應(yīng)力。

隨著抗疲勞制造技術(shù)的深入研究和應(yīng)用，很多重要產(chǎn)品的制造過程都對(duì)零件的表面完整性提出了要求，在生產(chǎn)過程中可以通過噴丸、激光沖擊強(qiáng)化等特種工藝方法在零件加工表面實(shí)現(xiàn)特定的殘余壓應(yīng)力。但是離心葉輪結(jié)構(gòu)復(fù)雜，葉片型面曲率變化大，流道和內(nèi)孔空間可達(dá)性差，這些方法的應(yīng)用受到很大限制，并且成本較高。通過在切削過程中對(duì)零件的表面完整性指標(biāo)進(jìn)行控制，是最為有效的辦法，能夠在滿足產(chǎn)品質(zhì)量和表面完整性要求的同時(shí)，有效提高生產(chǎn)效率，降低制造成本。本文基于某型離心葉輪零件的研制過程，研究不同加工參數(shù)對(duì)離心葉輪表面殘余應(yīng)力的影響。該零件采用的TA6V鈦合金是法國(guó)進(jìn)口鈦合金材料牌號(hào)，對(duì)標(biāo)近似美國(guó)的Ti6Al4V和國(guó)內(nèi)的TC4材料。

1 研究現(xiàn)狀及本項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容

1.1 殘余應(yīng)力的定義和產(chǎn)生機(jī)理

殘余應(yīng)力主要是由構(gòu)件內(nèi)部不均勻的塑形變形引起的，是指在沒有外力作用于物體時(shí)，物體內(nèi)部保持平衡的應(yīng)力，是固有應(yīng)力的一種。根據(jù)殘余應(yīng)力影響的程度把殘余應(yīng)力分為宏觀殘余應(yīng)力和微觀殘余應(yīng)力。1973年德國(guó)學(xué)者E.Macherauch又將宏觀殘余應(yīng)力稱為第一類殘余應(yīng)力，將微觀殘余應(yīng)力分為第二類和第三類殘余應(yīng)力[1][2]。

殘余應(yīng)力的產(chǎn)生機(jī)理，目前從理論上定量分析尚存在困難。切削加工表面殘余應(yīng)力的產(chǎn)生原因主要包括機(jī)械應(yīng)力引起的殘余應(yīng)力、熱應(yīng)力引起的殘余應(yīng)力和相變引起的殘余應(yīng)力。在切削加工過程中，引起不均勻塑形變形的機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力總是同時(shí)存在，是熱-力耦合的熱彈塑性問題[1]。

1.2 表面殘余應(yīng)力檢測(cè)技術(shù)

殘余應(yīng)力的檢測(cè)方法分為有損檢測(cè)和無損檢測(cè)兩類。有損檢測(cè)方法是通過逐漸去除材料，使構(gòu)件相應(yīng)部位的殘余應(yīng)力釋放出來，再通過對(duì)被測(cè)構(gòu)件尺寸變化的測(cè)量計(jì)算殘余應(yīng)力，主要包括鉆孔法、盲孔法、取條法、切槽法、剝層法等，其中工程應(yīng)用較多的是鉆孔法。無損檢測(cè)方法是通過物理方法，測(cè)量材料內(nèi)部物理常量在應(yīng)力場(chǎng)中的變化，再間接計(jì)算出殘余應(yīng)力值，主要包括X射線衍射法、中子衍射法、同步衍射法、超聲波法、電子散斑干涉法和磁性法，其中工程應(yīng)用最廣泛的是X射線衍射法[1][2]。

X射線衍射法的穿透能力有限，在鋼鐵等金屬材料中的穿透深度約為0.01mm。因此，X射線衍射法一般用于測(cè)量材料表面的殘余應(yīng)力，如果需要測(cè)量材料內(nèi)部的應(yīng)力，或者測(cè)量應(yīng)力梯度，常采用剝層法，測(cè)量每層的應(yīng)力，再利用一定算法和因子換算出實(shí)際應(yīng)力。

1.3 鈦合金零件加工表面殘余應(yīng)力研究現(xiàn)狀

在熱應(yīng)力和相變等多因素綜合作用下，在已加工表面層上產(chǎn)生隨深度變化的殘余應(yīng)力。其在工件表面的分布較淺，一般不超過0.2mm，但在深度方向上有較高的變化率，精確測(cè)量有一定困難[3]。鄭耀輝等[4]采用有限元方法，對(duì)不同刀具參數(shù)和切削參數(shù)下高速銑削Ti6Al4V鈦合金的表面殘余應(yīng)力進(jìn)行了分析;羅秋生等[5]研究了TC17鈦合金材料高速銑削過程中銑削參數(shù)對(duì)殘余應(yīng)力的影響規(guī)律;田榮鑫等[6]研究了TC17鈦合金材料銑削過程中刀具磨損對(duì)殘余應(yīng)力的影響規(guī)律;楊振朝等[7]研究了用硬質(zhì)合金刀具高速銑削TC4鈦合金時(shí)，銑削參數(shù)對(duì)表面完整性的影響;劉文韜等[8]通過有限元仿真分析和車削試驗(yàn)研究了鈦合金Ti6AI4V在不同切削環(huán)境下的切削力、切削溫度及殘余應(yīng)力，這些研究的成果對(duì)本項(xiàng)目的開展具有重要指導(dǎo)意義。

根據(jù)參考文獻(xiàn)，已開展的鈦合金零件加工表面殘余應(yīng)力研究，主要集中于有限元仿真和切削試驗(yàn)。切削試驗(yàn)的研究對(duì)象多為標(biāo)準(zhǔn)試塊和標(biāo)準(zhǔn)刀具，而關(guān)于鈦合金離心葉輪切削表面殘余應(yīng)力控制的研究較少。作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的重要零件，離心葉輪具有長(zhǎng)使用壽命和高工作可靠性要求，同時(shí)離心葉輪零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，葉片和流道曲率大，葉片剛性弱、可達(dá)性差，加工和殘余應(yīng)力檢測(cè)難度較大。通過研究改進(jìn)、控制離心葉輪零件表面殘余應(yīng)力，提高該類零件抗疲勞性能，具有十分重要的意義。

1.4 本項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容

為滿足離心葉輪產(chǎn)品長(zhǎng)壽命、高可靠性要求，有效提高產(chǎn)品質(zhì)量和制造過程穩(wěn)定性，我公司相關(guān)研究項(xiàng)目，針對(duì)鈦合金離心葉輪表面完整性指標(biāo)的控制方法，開展了一系列研究：對(duì)鈦合金的材料特性進(jìn)行研究，分析切削加工參數(shù)、加工熱、刀具磨損等對(duì)鈦合金離心葉輪表面粗糙度、表面硬化、殘余應(yīng)力、變質(zhì)層等表面完整性指標(biāo)的影響，解決存在的問題，優(yōu)化工藝過程;基于表面完整性要求建立可加工性評(píng)價(jià)方法，提高加工質(zhì)量、降低加工成本;實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定的工藝過程，固化工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)表面完整性參數(shù)的量化檢測(cè)，形成檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。

上述多項(xiàng)研究結(jié)果表明，鈦合金離心葉輪表面殘余應(yīng)力的深度分布范圍一般不超過0.2mm。因此，鈦合金離心葉輪最終表面的殘余應(yīng)力，主要是由距最終表面0.2mm范圍內(nèi)材料余量的去除過程決定的，而超過0.2mm以上的材料余量去除過程，對(duì)最終表面殘余應(yīng)力的影響可以忽略。

本項(xiàng)目以某型TA6V鈦合金離心葉輪零件為研究對(duì)象，根據(jù)上述多項(xiàng)研究成果，主要研究?jī)?nèi)容定位于對(duì)離心葉輪距最終表面0.2mm范圍內(nèi)材料余量的去除過程進(jìn)行控制，通過開展離心葉輪加工工藝試驗(yàn)，并對(duì)其產(chǎn)生的表面殘余應(yīng)力進(jìn)行檢測(cè)，重點(diǎn)研究分析切削速度和進(jìn)給量對(duì)TA6V鈦合金離心葉輪銑削表面殘余應(yīng)力的影響規(guī)律;借鑒研究成果，形成一套滿足該產(chǎn)品表面殘余應(yīng)力要求、穩(wěn)定高效的加工方法和參數(shù)，并對(duì)后續(xù)同類產(chǎn)品的研制生產(chǎn)提供理論指導(dǎo)。

2 離心葉輪應(yīng)力分布分析及關(guān)鍵區(qū)域控制

采用有限元方法對(duì)該離心葉輪的應(yīng)力分布進(jìn)行分析，如圖1所示。通過分析可以看出，葉片、內(nèi)流道、大端面外圈、內(nèi)部異形腔、大端面內(nèi)圈、圓弧端齒和大端內(nèi)孔均為存在較大應(yīng)力的區(qū)域，并且應(yīng)力數(shù)值依次增大。對(duì)于這些區(qū)域，定義為離心葉輪的關(guān)鍵區(qū)域，根據(jù)應(yīng)力大小不同分為A、B、C三個(gè)級(jí)別。例如：離心葉輪大端內(nèi)孔處離心力最大，定義為A級(jí)關(guān)鍵區(qū)域。

為了保證離心葉輪的抗疲勞性能和使用壽命，必須對(duì)其制造過程進(jìn)行有效控制。包括固化毛坯的制備過程、零件的熱處理過程、以及距最終表面0.2mm范圍內(nèi)材料的機(jī)械加工過程和參數(shù)。并且，在零件進(jìn)行首件鑒定時(shí)，以及對(duì)上述固化的工藝過程進(jìn)行更改時(shí)，要對(duì)零件A級(jí)關(guān)鍵區(qū)域的殘余應(yīng)力進(jìn)行分析確認(rèn)。

為實(shí)現(xiàn)對(duì)離心葉輪加工過程中表面殘余應(yīng)力的有效控制，掌握切削條件、加工參數(shù)對(duì)鈦合金離心葉輪表面殘余應(yīng)力的影響規(guī)律，對(duì)鈦合金離心葉輪各加工工藝過程中距最終表面0.2mm余量精切削過程開展了試驗(yàn)研究。重點(diǎn)研究了在常規(guī)切削速度和冷卻條件下，采用硬質(zhì)合金球頭銑刀銑削TA6V鈦合金離心葉輪葉片最終0.2mm余量時(shí)，切削速度和進(jìn)給量對(duì)表面殘余應(yīng)力的影響，以及采用硬質(zhì)合金車刀片車削TA6V鈦合金離心葉輪內(nèi)孔和端面最終0.2mm余量時(shí)，切削速度和進(jìn)給量對(duì)表面殘余應(yīng)力的影響。對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，得到切削速度、進(jìn)給量與切削表面殘余應(yīng)力的影響關(guān)系。

3 研究過程及分析

3.1 試驗(yàn)條件和方法

試驗(yàn)件采用與正式產(chǎn)品相同的毛坯和工藝流程，試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)需同時(shí)兼顧其他相關(guān)研究項(xiàng)目需求。銑削試驗(yàn)設(shè)備是瑞士Starragheckert公司的LX051五軸加工中心，車削試驗(yàn)設(shè)備是德國(guó)DMG公司的CTX510數(shù)控車床。殘余應(yīng)力檢測(cè)實(shí)驗(yàn)設(shè)備使用的是加拿大PROTO公司的IXRD型X射線應(yīng)力分析系統(tǒng)?；緶y(cè)試參數(shù)為：電壓30kV、電流10mA、Cu靶，2θ范圍110°-170°。零應(yīng)力標(biāo)樣采用純鈦樣件，標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)力試樣材料為Ti6AL4V。試驗(yàn)使用的加工和檢測(cè)設(shè)備如圖2所示。

對(duì)銑削加工和車削加工，分別開展試驗(yàn)分析，采用單變量法，主要研究切削速度和進(jìn)給量對(duì)表面殘余應(yīng)力的影響，其余加工條件和參數(shù)基于已有研究成果和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化配置。

3.2 離心葉輪葉型銑削試驗(yàn)和表面殘余應(yīng)力分析

影響離心葉輪葉片銑削表面殘余應(yīng)力的因素主要包括零件材料、刀具類型、刀具參數(shù)、刀具材質(zhì)、切削參數(shù)、刀具磨損和冷卻條件等。前述多項(xiàng)關(guān)于鈦合金材料的研究成果及本項(xiàng)目相關(guān)的一些實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：常規(guī)加工情況下，不同類型的刀具和切削方式得到的殘余應(yīng)力存在較大差異;切削速度、進(jìn)給量、刀具后角、刀具磨損等對(duì)殘余應(yīng)力影響最為顯著;刀具材質(zhì)、刀具前角、螺旋角等刀具參數(shù)和切削深度、冷卻條件等對(duì)殘余應(yīng)力影響較小。

本項(xiàng)目綜合考慮零件加工精度、表面質(zhì)量、加工效率和刀具壽命等因素，選用硬質(zhì)合金涂層球頭銑刀進(jìn)行精加工，銑刀頭直徑Φ3、錐度6°，采用中壓冷卻方式，不考慮（盡量減?。┑毒吣p影響，切削策略采用平行于流道的等距流向銑削方法，環(huán)繞葉片表面分層進(jìn)行銑削，將每層銑削深度固定為0.13mm。重點(diǎn)研究切削速度和進(jìn)給量對(duì)TA6V鈦合金離心葉輪銑削表面殘余應(yīng)力的影響。

檢測(cè)時(shí)，每個(gè)試樣取三點(diǎn)，分別測(cè)量流向和徑向的殘余應(yīng)力值，計(jì)算3點(diǎn)平均值。離心葉輪葉片處表面殘余應(yīng)力的測(cè)量如圖3所示。

（1）切削速度對(duì)葉片銑削表面殘余應(yīng)力的影響分析

銑削表面殘余應(yīng)力隨切削速度變化的試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示，結(jié)果表明，銑削表面的殘余應(yīng)力均為壓應(yīng)力;殘余應(yīng)力的絕對(duì)值隨切削速度增大而減小;同一點(diǎn)沿流向的殘余應(yīng)力絕對(duì)值均比該點(diǎn)沿徑向的殘余應(yīng)力絕對(duì)值大。分析其主要原因?yàn)椋涸诘退?、小余量銑削時(shí)，冷卻效果良好，切削溫度升高不明顯，熱塑性變形引起的拉應(yīng)力較小，冷塑性變形引起的壓應(yīng)力占主導(dǎo)地位，隨著切削速度增大，銑削力減小，冷塑性變形引起的壓應(yīng)力減小。

實(shí)際加工中，因離心葉輪的葉片剛性弱，隨著切削速度降低，切削力增大，會(huì)導(dǎo)致讓刀、振動(dòng)和刀具磨損等不利影響加劇，造成加工表面粗糙度和尺寸精度變差。

（2）進(jìn)給量對(duì)葉片銑削表面殘余應(yīng)力的影響分析

銑削表面殘余應(yīng)力隨進(jìn)給量變化的試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示，結(jié)果表明，銑削表面的殘余應(yīng)力均為壓應(yīng)力;殘余應(yīng)力的絕對(duì)值隨進(jìn)給量增大而增大;同一點(diǎn)沿流向的殘余應(yīng)力絕對(duì)值均比該點(diǎn)沿徑向的殘余應(yīng)力絕對(duì)值大。分析其主要原因?yàn)椋弘S進(jìn)給量增大，切削力隨之增大，切削溫度增高。銑削力增大，冷塑性變形引起的壓應(yīng)力增大，切削溫度增高，熱塑性變形引起的拉應(yīng)力增大。但在低速、小余量精銑削條件下，冷卻效果良好，切削溫度升高不明顯，熱塑性變形引起的拉應(yīng)力增幅較小，冷塑性變形引起的壓應(yīng)力仍占主導(dǎo)地位。因此，二者綜合作用下，殘余應(yīng)力的絕對(duì)值隨進(jìn)給量增大而增大。

實(shí)際加工中，因離心葉輪的葉片厚度薄、剛性弱，隨著進(jìn)給量增大，切削力增大，會(huì)導(dǎo)致讓刀、振動(dòng)和刀具磨損等不利影響加劇，造成加工表面粗糙度和尺寸精度變差。并且，超出刀具承受能力的進(jìn)給量會(huì)造成刀具破損。

根據(jù)以上試驗(yàn)和分析結(jié)果，采用硬質(zhì)合金球頭銑刀，在常規(guī)切削速度和冷卻條件下，采用平行于流道的等距流向銑削方法，環(huán)繞葉片表面分層對(duì)TA6V鈦合金離心葉輪葉片進(jìn)行精銑加工時(shí)，在滿足加工表面粗糙度和尺寸精度要求下，適當(dāng)降低切削速度、增大進(jìn)給量，有利于獲得絕對(duì)值較大的壓應(yīng)力。

3.3 離心葉輪車削試驗(yàn)和表面殘余應(yīng)力分析

影響離心葉輪車削表面殘余應(yīng)力的因素主要包括零件材料、刀具材質(zhì)、切削參數(shù)、刀具磨損和冷卻條件等。前述多項(xiàng)關(guān)于鈦合金材料的研究成果、以及本項(xiàng)目相關(guān)的一些實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，常規(guī)加工情況下，切削速度、進(jìn)給量和刀具磨損對(duì)殘余應(yīng)力影響最為顯著，刀具材質(zhì)、切削深度和冷卻條件對(duì)殘余應(yīng)力影響較小。

本項(xiàng)目綜合考慮零件加工精度、表面質(zhì)量、加工效率和刀具壽命等因素，不考慮（盡量減?。┑毒吣p影響。重點(diǎn)研究切削速度和進(jìn)給量對(duì)TA6V鈦合金離心葉輪車削表面殘余應(yīng)力的影響。精車大端內(nèi)孔時(shí)，選用牌號(hào)為CCMT120404 LF KC5010的硬質(zhì)合金涂層刀片進(jìn)行加工，采用普通低壓冷卻方式，切削策略為平行于軸向進(jìn)刀，將車削深度固定為0.1mm。精車大端面內(nèi)圈時(shí)，選用牌號(hào)為N123H2-0400-RO H13A的硬質(zhì)合金涂層刀片進(jìn)行加工，采用普通低壓冷卻方式，切削策略為平行于大端型面沿徑向由外向內(nèi)進(jìn)刀，將車削深度固定為0.1mm。

檢測(cè)時(shí)，每個(gè)試樣取三點(diǎn)，分別測(cè)量軸向/徑向（進(jìn)給方向）和周向（切削方向）的殘余應(yīng)力值，計(jì)算3點(diǎn)平均值。離心葉輪大端內(nèi)孔處數(shù)控車削表面殘余應(yīng)力的測(cè)量如圖6所示;離心葉輪大端面內(nèi)圈處數(shù)控車削表面殘余應(yīng)力的測(cè)量如圖7所示。

（1）切削速度對(duì)車削表面殘余應(yīng)力的影響分析

大端內(nèi)孔處車削表面殘余應(yīng)力隨切削速度變化的試驗(yàn)結(jié)果如圖8所示，大端面內(nèi)圈處車削表面殘余應(yīng)力隨切削速度變化的試驗(yàn)結(jié)果如圖9所示。結(jié)果表明，車削表面的殘余應(yīng)為均為壓應(yīng)力;殘余應(yīng)力的絕對(duì)值隨切削速度增大而減小;車削大端內(nèi)孔時(shí)，同一點(diǎn)沿周向的殘余應(yīng)力絕對(duì)值均比該點(diǎn)沿軸向的殘余應(yīng)力絕對(duì)值大;車削大端面內(nèi)圈時(shí)，同一點(diǎn)沿周向的殘余應(yīng)力絕對(duì)值均比該點(diǎn)沿徑向的殘余應(yīng)力絕對(duì)值大。分析其原因主要為：在低速、小余量車削時(shí)，隨著切削速度的增大，切削熱隨之增大，但切削力逐漸減小，二者共同作用導(dǎo)致殘余應(yīng)力減小，但切削溫度升高不明顯，熱塑性變形引起的拉應(yīng)力較小，冷塑性變形引起的壓應(yīng)力仍占主導(dǎo)地位。

（2）進(jìn)給量對(duì)車削表面殘余應(yīng)力的影響分析

大端內(nèi)孔處車削表面殘余應(yīng)力隨進(jìn)給量變化的試驗(yàn)結(jié)果如圖10所示，大端面內(nèi)圈處車削表面殘余應(yīng)力隨進(jìn)給量變化的試驗(yàn)結(jié)果如圖11所示。

結(jié)果表明，車削表面的殘余應(yīng)力均為壓應(yīng)力;殘余應(yīng)力的絕對(duì)值隨進(jìn)給量增大而增大;車削大端內(nèi)孔時(shí)，同一點(diǎn)沿周向的殘余應(yīng)力絕對(duì)值均比該點(diǎn)沿軸向的殘余應(yīng)力絕對(duì)值大;車削大端面內(nèi)圈時(shí)，同一點(diǎn)沿周向的殘余應(yīng)力絕對(duì)值均比該點(diǎn)沿徑向的殘余應(yīng)力絕對(duì)值大。分析其主要原因?yàn)椋弘S進(jìn)給量增大，單位切削力和切削熱隨之增大，切削力增大，冷塑性變形引起的壓應(yīng)力增大，切削溫度增高，熱塑性變形引起的拉應(yīng)力增大。但在低速、小余量車削條件下，冷卻效果良好，切削熱增幅遠(yuǎn)小于切削力增幅，熱塑性變形引起的拉應(yīng)力增幅較小，冷塑性變形引起的壓應(yīng)力仍占主導(dǎo)地位。因此，二者綜合作用下，殘余應(yīng)力的絕對(duì)值隨進(jìn)給量增大而增大。

試驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，刀片的磨損以及由此造成的刀片后角的改變，對(duì)加工表面的殘余應(yīng)力影響較大。因此，實(shí)際加工過程中，需特別注意對(duì)刀片磨損的控制，采用新的刀片進(jìn)行精加工，以避免車削表面殘余應(yīng)力發(fā)生不可預(yù)見的變化。

根據(jù)以上試驗(yàn)和分析結(jié)果，采用常規(guī)切削速度和冷卻條件下，使用硬質(zhì)合金涂層刀片對(duì)TA6V鈦合金離心葉輪進(jìn)行精車加工時(shí)，在滿足加工表面粗糙度和尺寸精度等要求、同時(shí)盡量避免刀具磨損的情況下，適當(dāng)降低切削速度、增大進(jìn)給量，有利于獲得絕對(duì)值較大的壓應(yīng)力。

4 結(jié)論

通過對(duì)常規(guī)切削速度和冷卻條件下，采用硬質(zhì)合金球頭銑刀銑削TA6V鈦合金離心葉輪葉片最終0.2mm余量時(shí)，切削速度和進(jìn)給量對(duì)表面殘余應(yīng)力影響關(guān)系的研究，以及采用硬質(zhì)合金車刀片車削TA6V鈦合金離心葉輪內(nèi)孔和端面最終0.2mm余量時(shí)，切削速度和進(jìn)給量對(duì)表面殘余應(yīng)力影響關(guān)系的研究，主要得出以下結(jié)論：

（1）切削速度和進(jìn)給量對(duì)離心葉輪葉片銑削表面、大端內(nèi)孔處車削表面、大端面內(nèi)圈處車削表面的表面殘余應(yīng)力有類似的影響規(guī)律;

（2）切削表面的殘余應(yīng)力的絕對(duì)值隨切削速度的增大呈減小趨勢(shì)，隨進(jìn)給量的增大呈增大趨勢(shì);在滿足加工表面粗糙度和尺寸精度等要求下，適當(dāng)降低切削速度、增大進(jìn)給量，有利于獲得絕對(duì)值較大的殘余壓應(yīng)力;

（3）采用平行于流道的等距流向銑削方法銑削的葉片表面，同一點(diǎn)沿切削方向（流向）的殘余應(yīng)力絕對(duì)值均比該點(diǎn)沿垂直于流向方向的殘余應(yīng)力絕對(duì)值大;車削加工的表面，同一點(diǎn)沿切削方向的殘余應(yīng)力絕對(duì)值均比該點(diǎn)沿進(jìn)給方向的殘余應(yīng)力絕對(duì)值大。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉海濤，盧澤生，孫雅洲. 切削加工表面殘余應(yīng)力研究的現(xiàn)狀與進(jìn)展. 航空精密制造技術(shù)，2008.2.

[2] 王增強(qiáng)，劉超峰. 切削加工表面殘余應(yīng)力研究綜述. 航空制造技術(shù)，2015.6.

[3] 孟龍暉，楊吟飛，何寧，趙威. Ti6Al4V零件銑削加工表面等效殘余應(yīng)力與作用深度的測(cè)量. 稀有金屬與材料工程，2017.1.

[4] 鄭耀輝，王京剛，王明海，高蕾，李世永. 鈦合金高速銑削加工表面殘余應(yīng)力的模擬研究. 機(jī)床與液壓，2015.1.

[5] 羅秋生，姚倡鋒，任軍學(xué). TC17鈦合金高速銑削參數(shù)對(duì)表面殘余應(yīng)力影響研究. 機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，2011.9.

[6] 田榮鑫，史耀耀，楊振朝，梁永收，石凱. TC17鈦合金銑削刀具磨損對(duì)殘余應(yīng)力影響研究. 航空制造技術(shù)，2011.2.

[7] 楊振朝，張定華，姚倡鋒等. TC4鈦合金高速銑削參數(shù)對(duì)表面完整性影響研究. 西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009.27.

[8] 劉文韜，劉戰(zhàn)強(qiáng). 鈦合金Ti6Al4V高壓冷卻車削過程有限元分析. 現(xiàn)代制造工程，2018.10.