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鈦的加工要求 四大步驟_如何磨削、CNC數控加工

文章出處:康鼎金屬責任編輯:yaxun88作者:鈦制品人氣: 發表時間:2018-06-29 08:07 字體大小:【
精度、條件和正確的切削參數,刀具軸向和徑向上的跳動精度也很重要。
例如,如果未將刀片正確地安裝到銑刀中,則銑刀周圍的切削刃會迅速損壞。
在切削鈦金屬時,其它一些因素,例如刀具制造公差不良、磨損和刀具受損、刀柄有缺陷或質量差、機床主軸磨損等等,都會在很大程度上影響到刀具壽命。觀察結果表明,在所有加工表現不佳的案例中,80%都是由這些因素所造成。
盡管大多數人喜歡選用正前角槽形刀具,但事實上稍帶負前角槽形的刀具能以更高的進給去除材料,并且每齒進給量可達0.5mm。但是這同時也意味著必須保持最佳穩定狀態,即機床應非常堅固,且裝夾應極其穩定。  
除進行插銑(最好使用圓刀片)之外,應盡量避免使用90主偏角,這樣做通常有助于提高穩定性和獲得總體性能,當在淺切深下使用時尤應如此,在進行深腔銑時,一種值得推薦的做法是通過刀具接柄而使用長度可變的刀具,而不是在整個工序中使用單一長度的長刀具。  
調整切削參數以克服因降低每齒進給量而引起的振動是傳統的解決方法,但這種方法并不恰當,因為它會對刀具壽命和切削性能產生災難性影響。可轉位刀片需要一定量的切削刃倒圓,以增加切削刃強度和獲得更好的涂層粘附力。  
在銑削鈦金屬時,要求刀具至少以最小的進給量工作——通常為每齒0.1mm。如果扔有振動趨勢,則刀片損壞或刀具壽命縮短問題將不可避免。可能的解決方法包括精確計算每齒進給量,并確保它至少為0.1mm。  
另外也可降低主軸轉速,以達到最初的進給率。如果使用最小的每齒進給量,而主軸轉速卻不正確,則對刀具壽命的影響可高達95%。降低主軸轉速通常可提高刀具壽命。  
一旦確立了穩定工況,就可相應地提高主軸轉速和進給量來獲得最佳性能。另一種做法是從銑刀中取出一些刀片或選擇含刀片較少的銑刀。

鈦合金零件工裝裝夾技術

鈦合金零件裝夾原則是:

(1)粗加工階段夾緊力要大,防止在大切削力加工過程中零件松動;精加工階段夾緊力要小,防止裝夾變形。
(2)夾緊力作用在剛性好的地方,且施力點盡可能多。
(3)對于剛性較差的薄壁結構零件應增加適當的輔助裝置,增加整個加工工藝系統的剛性。
國外大量采用了自動化程度較高的專用夾具,如采用液壓可調整工裝,在加工零件外輪廓中當切削刀具接近壓緊點時壓板自動讓開,刀具切削后壓板立即返回原位壓緊零件。還有一些公司采用與被加工零件相同的材料制造夾具、壓板,裝夾時與零件形成一體,切削過程中不必考慮避讓夾具壓板,加工效率明顯提高。

國內對鈦合金航空結構件數控加工中的工裝夾具缺少較為深入的研究和開發,更多的是采用簡單機械裝夾方式。簡單機械裝夾方式受人為因素影響,夾緊力不容易控制。還有一些平面型單面結構、厚度較小結構件的夾緊采用真空吸附方式,而真空吸附方式對于厚度較大、雙面結構的結構件吸附效果較差。

鈦合金加工刀具技術

隨著高速切削技術的發展,高速切削刀具材料和刀具制造技術都發生了巨大的變化,新材料、新涂層、新技術不斷涌現。然而,目前刀具技術仍是限制鈦合金等難加工材料加工效率提高的一個技術瓶頸。由于鈦合金彈性模量低、彈性變形大、切削溫度高、導熱系數低、高溫時化學活性高,使得切削粘刀現象嚴重,容易加劇刀具磨損甚至破損,導致鈦合金切削加工性較差。因此鈦合金加工刀具技術成為制約鈦合金高效加工的關鍵技術之一。

從提高金屬去除率的角度出發,目前鈦合金航空結構件高效粗加工刀具主要有玉米銑刀、插銑刀、大進給銑刀以及組合刀具等(如圖3所示)。其中,采用玉米、插銑刀以及組合刀具等對機床功率和扭矩有一定的要求,而大進給銑刀對機床功率和扭矩以及剛性無特殊要求。已有加工應用表明,采用大進給銑刀,切削效率可有效提高50%以上。

從控制零件的加工精度出發,鈦合金航空結構件高效精加工刀具主要為整體螺旋立銑刀,如圖4所示。采用密齒刀具(5~10齒)可以顯著改善加工表面粗糙度,而采用不等齒距立銑刀,可有效提升極限切深。

隨著新型刀具材料的出現和新型刀具的不斷發展,國內外針對鈦合金切削加工刀具方面,做了大量的研究工作。如T. Kitagawa等對硬質合金刀具加工鈦合金切削機理進行了研究,表明硬質合金刀具的晶粒大小以及Co元素含量的高低直接影響其切削鈦合金時的性能,并指出YG類硬質合金刀具更適合加工鈦合金。J. Vigneau研究了涂層刀具切削鈦合金的切削性能,傳統的涂層多為TiC和TiCN涂層,在切削過程中Ti元素易與工件發生親和而加快刀具磨損速度。CBN由于具有硬度高,耐熱性好而且有很高的穩定性,是高速切削鈦合金的良好刀具,這種刀具價格比較昂貴,國內有關機構還沒有進行深入的研究。在刀具結構設計方面,G. D. Vasilyuk通過增大刀尖圓弧半徑來增加切削阻尼,從而消除顫振;C.R.LIU在切削過程中通過在線控制刀具前角、后角、刃傾角來抑制顫振;德國學者V. Sellmeiert對不等齒距立銑刀穩定性進行實驗和理論研究等。
鈦合金CNC加工

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