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Ti-5553作为一种最新发展的近β相钛合金,具有比强度高、屈服强度高、耐腐蚀性好、抗疲劳裂纹扩展能力强和淬透性好的特点,被广泛应用于航空航天关键结构件的制造。但由于其高强度、高韧性、弹性模量低、化学活性高和导热率差等特性导致切削加工性能较差,主要体现为切削过程中刀具承受较大的切削力且切屑不易折断,产生大量的切削热不能及时散去,造成刀-屑接触区高温,引发刀具磨损严重、工件已加工表面质量差等工程问题。常规冷却方式如普通液冷、高压冷却和微量润滑等不能有效降低切削温度,冷却所用的切削液会造成环境污染。液氮低温冷却技术(-196°C)能够有效的降低切削区温度,改善刀-屑间摩擦,减轻刀具磨损并提高工件表面质量,且对环境无毒无害,是目前具有广泛应用前景的前沿绿色切削工艺。本文对液氮低温辅助冷却条件下硬质合金切削Ti-5553刀具磨损问题展开研究:搭建液氮低温冷却平台,选用大范围切削参数,进行非涂层硬质合金刀具车削钛合金Ti-5553的刀具磨损试验;使用超景深显微镜和扫描电镜对刀具磨损形貌进行检测,采用能谱分析对刀具表面进行元素检测;分析刀具磨损形貌和磨损机理,研究磨损形貌、磨损机理与切削参数之间的映射关系,为构建刀具磨损图以及确定刀具失效界限提供基础数据。选取各个试验参数下均存在的后刀面磨损作为衡量刀具磨损失效的形貌,引入刀具磨损速率R作为评价刀具磨损严重程度的评价标准;基于中心复合表面设计法并利用Design-Expert软件来设计三因素三水平中心复合试验,根据试验数据,采用二阶多项式和最小二乘拟合法构建出刀具磨损VB和磨损速率R关于切削参数v_c,f,a_p的显性数学表达式,实现刀具磨损关于切削参数的量化评价和预测。根据试验结果中各切削参数下刀具的磨损形貌,确定刀具的失效形式;针对传统二维刀具磨损图仅包含两个切削参数(v_c和f)的不足,构建出包含切削三要素(v_c-f-a_p)的定性分析的二维刀具磨损图并确定刀具失效界限,基于磨损图中确定出的刀具失效界限,建立前刀面和后刀面刀具磨损趋势与切削参数间的映射关系,进而实现对刀具磨损的定性分析;利用刀具磨损VB和磨损速率R数学模型,构建出两种切削参数(v_c-f,a_p为固定值)条件下定量分析的后刀具磨损图,实现刀具磨损在二维磨损图中的量化评价。针对二维刀具磨损图在量化评价刀具磨损时包含切削参数不全面的缺点,利用三维空间等值面和响应曲面图形可视化的方法,构建出包含切削三要素(v_c-f-a_p)的刀具磨损值VB和磨损速率R的三维磨损图;基于多重耦合限制求交集的思想,实现切削参数的优选,为液氮低温冷却条件下硬质合金刀具切削钛合金Ti-5553的工艺参数选择做出指导和参考。