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訪問次 2022-09-28 10:37:47
 

影響鈦合金弱剛性結構加工的主要因素有:機床剛性,刀具的選用、工藝參數(shù)、有效的冷卻等。在加工過程中,各種因素作用,交互影響,變形誤差的累積致使加工出的弱剛性結構件超差,加工變形難以控制。

2.1 機床的選用

機床-夾具-刀具的系y剛性要好,機床各部件間的間隙要調(diào)整好,主軸徑向跳動要小,盡量采用這樣機床。

2.2 刀具的選用

切削生產(chǎn)率的提高主要是發(fā)展和應用新型的刀具材料的結果。過去幾十年里,切削刀具有了很大的發(fā)展,包括硬質(zhì)合金涂層,陶瓷,立方氮化硼,多晶金剛石。這些用來加工鑄鐵、鋼和高溫合金是有效的。但是沒有一種刀具能夠改善鈦合金的切削加工性,這是因為切削鈦合金的刀具材料要求具有非常重要的性能,這些包括:1)良好的熱硬性以抵抗很高的應力;2)良好的導熱性以降低熱梯度和熱沖擊;3)良好的化學惰性以降低與鈦發(fā)生化學反應的趨勢;4)良好的韌性和抗疲勞能力以適應切屑分割過程。在幾乎所有的鈦合金切削加工過程中,碳化鎢類(WC/co)硬質(zhì)合金刀具被認為是性能最好的。一些試驗表明所有的硬質(zhì)合金涂層刀具其磨損率大于那些未涂層的刀具。雖然現(xiàn)在的陶瓷刀具質(zhì)量已經(jīng)得到了提高并且越來越多的用于加工難切削材料,尤其是那些高溫合金(例如鎳基高溫合金),但是由于其導熱性能差、斷裂韌性低并且與鈦發(fā)生反應,所以他們并沒有取代硬質(zhì)合金和高速鋼。超硬切削刀具材料(立方氮化硼和多晶金剛石)在切削鈦合金時的磨損率低,因而顯示出良好的性能。

2.3 切削液

鈦合金具有強度高、抗氧化性、耐高溫等提點,在滿足高性能使用要求的同時,也給切削加工帶來了很多的難題。在切削鈦合金時,為了降低切削溫度,應當向切削區(qū)域澆注大量的以冷卻為主的切削液,用以把刀刃的熱量帶走和沖走切屑,以降低切削力。因此對切削液的要求是導熱系數(shù)大、熱容量大、流速快、流量大。冷卻最好的方法就是高壓冷卻法,切削液流量不小于15~20L/min。一般使用的切削液有三類,即水或堿性溶液,水基可溶性油質(zhì)溶液和非水可溶性油質(zhì)溶液。

二.鈦合金結構件切削加工的難點

1.1 切削溫度高

因為鈦合金材料的導熱系數(shù)小(約為鋼的1/3~1/6),在加工鈦合金時易產(chǎn)生高的切削溫度。在相同條件下,加工鈦合金產(chǎn)生的切削熱比相同鋼要高1倍多,加工產(chǎn)生的熱量很難通過工件釋放。鈦合金比熱系數(shù)小,加工時局部溫度上升快,因此易造成刀具瞬時溫度過高,使得刀尖會急劇磨損,以至于發(fā)生過燒現(xiàn)象。

1.2 切削抗力大

切削鈦合金時的切削力與切削鋼時的切削力基本相當,因此在切削過程中消耗的能量相同或者略低于鋼。但是在切削鈦合金時,主切削刃附近的應力非常高。這可能是由于在切削鈦合金時前刀面上的刀屑接觸區(qū)域通常很小(大約是在相同條件下切削鋼的1/3),較大的切削應力導致工件在加工過程中出現(xiàn)讓刀的現(xiàn)象,加工出的工件尺寸不協(xié)調(diào)。

1.3 弱剛性結構的震顫

震顫是加工鈦合金弱剛性結構件時需要克服的一個重要問題,尤其是在精加工的時候,鈦合金很低的彈性模量是切削過程中引起振動的首要原因。當受到切削力時,鈦合金的變形量是碳鋼的兩倍。后刀面與被加工面的回彈量發(fā)生摩擦產(chǎn)生振動,同時也產(chǎn)生了很高的切削溫度。切削鈦合金時很高的動態(tài)切削力是造成震顫的部分原因,其數(shù)值可以達到靜態(tài)力的30%以上,這是由于鈦合金切屑形成過程中的塑性剪切過程造成的。由于切削震顫的影響,銑削后的工件表面質(zhì)量很難達到精度要求。

 
 
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