锡铋合金是一种环保型合金,常温下呈固态,银白色,具有密度高、熔点低、渗透性强等物理特性,广泛应用于模具制造、汽车工业、航空航天、核工业、医疗、微机电系统(MEMS)等领域。随着首饰行业个性化定制需求日益增多,锡铋合金以其成本低、不易被空气氧化、具有银白色光泽等特点备受青睐。传统首饰制作方法通常需要开模具然后用失蜡浇铸进行大批量生产,工艺过程复杂且成本较高、周期较长。个性化定制通常需要快速响应且成本不宜过高,高速铣削加工方式为这一问题提供了解决方案。目前国内外鲜有对锡铋合金的高速铣削研究报道,所以对锡铋合金高速加工进行研究有着重要的意义。同时我国对环保的重视程度越来越高,而且首饰通常与人的皮肤接触,所以本课题采用了干式切削和低温切削的方式进行绿色加工,避免切削液对环境和人体造成危害。本文主要通过室温加工和冰结加工两种方式对锡铋合金进行高速铣削实验,研究不同加工参数对铣削力、粗糙度和切削温度的影响,最后使用田口法对切削参数进行优化得到了最佳铣削参数,并进行实验验证,为以后实际生产提供参考。主要研究内容和结论如下:(1)在室温和冰结条件下进行高速铣削实验,研究不同铣削参数对铣削力的影响。在室温加工和冰结加工条件下,铣削力都随着主轴转速的增加先增大后降低,随着每齿进给量和切削深度的增加逐渐增大。对比相同铣削参数下室温加工和冰结加工两种加工方式对铣削力的影响,冰结加工能够显著降低铣削力,降低了50%。对铣削力进行线性回归分析,得出了在室温加工和冰结加工下X、Y、Z三个方向的铣削分力模型。(2)在室温和冰结条件下进行高速铣削实验,研究不同铣削参数对粗糙度的影响。在室温加工条件下,粗糙度随着主轴转速的增加逐渐降低,随着每齿进给量的增加呈现先升高后降低又升高的趋势,随着切削深度的增加呈现先升高后降低的趋势;在冰结加工条件下,粗糙度随着主轴转速的增加呈现先上升后下降的趋势,随着每齿进给量和切削深度增加粗糙度逐渐上升。相对于室温加工,使用冰结加工的方式可以明显降低粗糙度。(3)在室温条件下进行高速铣削实验,研究不同铣削参数对切削温度的影响。切削温度随着主轴转速升高逐渐降低,随着每齿进给量和切削深度增加逐渐升高,当行间距增加时,切削温度变化不明显。(4)通过田口法对影响粗糙度的因素进行参数优化,得出在室温加工条件下,当主轴转速为20000 r/min,每齿进给量0.01 mm/r,切削深度为1.5 mm时加工产生的粗糙度最小;在冰结加工条件下,当主轴转速为15000 r/min,每齿进给量0.015 mm/r,切削深度为0.5 mm时加工产生的粗糙度最小。