在高速切削加工中,由于在剪切区内的刀具振动以及接触面的剧烈摩擦等造成的表面材料剪切滑移变形,使已加工面表层微观组织出现变化,导致表面大块的剥落或成为微观裂纹疲劳源,从而影响工件的刚度、强度、耐磨性、耐腐蚀性、疲劳寿命等性能。因此,研究表层微观组织特性为推广高速切削加工技术具有指导实践意义。本文以车削试验为主,以测量已加工表面粗糙度值和加工过程中刀具振动为辅,观察表层微观组织结构和表面形貌,对高速切削工件表层微观特性进行研究。本文的主要内容和结论如下:(1)采用单因素的方法,改变切削用量,对工业纯钛TA2棒材和钛合金TC4棒材进行车削试验。制作金相试样,观察表层微观组织结构,发现由于车刀的挤压和摩擦的作用使得表层晶粒沿着切削速度方向扭转。研究不同切削用量对表层微观组织的影响发现,对于相同的材料,当进给量越大时,表层微观组织结构变化越大。切削速度和切削深度对表层的影响不明显。(2)通过观察表层金相发现,TA2与TC4的母材微观组织结构区别很大,这是TC4中加入铝元素和钒元素的缘故,使TC4晶粒缩小化,晶界扩大化。母材区金相的区别导致表层区金相的变化不同。(3)在车削试验的基础上,通过观察已加工表面形貌和测量表面粗糙度值发现,无论TA2还是TC4,表面形貌每道沟壑之间的宽度和表面粗糙度值随着进给量的增大而增大。表层微观组织结构变化越大,表面形貌沟纹宽度和表面粗糙度值越大。在同一切削条件下,TC4的已加工表面粗糙度值比TA2的小。(4)在测量并收集车削过程中刀具振动加速度值后,用MATLAB进行振动频谱图的绘制和分析,从时域和频域的角度分析发现,对于同一种材料,随着切削速度的增加,振动先增大后减小;随着进给量和切削深度的增加,振动增大。通过观察表层金相发现,刀具振动的增加,使得表层晶粒变形更严重。