机械工程学报

作者：赵国龙, 夏宏军, 李亮, 信连甲, 何宁

单位：南京航空航天大学机电学院 南京 210016

关键词：TiAl金属间化合物,激光诱导氧化,微细铣削,复合加工,刀具磨损；

基金：国家自然科学基金（51705249，52075255）和江苏省“六大人才高峰”高层次人才（GDZB-008）资助项目。

TiAl金属间化合物微细铣削过程的高比切削力和微铣刀的弱刚性是导致微结构加工效率低、表面完整性差和工艺可控性低等问题的主要原因，本研究提出了激光诱导可控氧化辅助微细铣削复合加工新方法。在激光平均功率为4.5 W、扫描速度为1 mm/s以及富氧环境下，激光诱导TiAl金属间化合物生成了疏松多孔的氧化物，氧化物能够被微细铣刀快速去除，且去除过程中切削载荷低，刀具几乎没有磨损。主要研究了激光辐照下TiAl金属间化合物的氧化机理；背吃刀量和每齿进给量的变化对铣削力、加工表面质量和刀具磨损的影响规律，并与常规微细铣削工艺进行了对比研究。结果表明：采用低的激光平均功率与扫描速度时，氧化反应平稳进行，且生成疏松多孔的氧化物，氧化物主要是钛矿型TiO2与金红石型TiO2，过渡层表面平整，有微裂纹产生以及少量残留的氧化物。相比于常规微细铣削工艺，激光诱导可控氧化辅助微细铣削工艺下的铣削力和刀具磨损较低。此外，当背吃刀量和每齿进给量分别为4 μm和3.5 μm/z时，可获得较好的加工表面质量，表面粗糙度达到128 nm。复合加工工艺中微细铣刀的失效形式为涂层脱落和材料黏结。与常规微细铣削工艺相比，激光诱导可控氧化辅助微细铣削工艺的刀具寿命显著提高。

来源：2021年第9期

《机械工程学报》期刊编辑部

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