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【切削基础】钛合金的特性及切削应对方法

浏览次数:95302/05/2021  

    钛合金材料因比强度高、密度小、耐腐蚀、耐高温和焊接性好等优异性能,在航空领域得到越来越广泛的应用。基于上述优点,钛合金材料成为飞机发动机一些零部件的重要材料。

 

    钛合金的一些物理力学性能给切削加工带来了较大难度。钛合金切削时变形系数小,使得切屑在前刀面上滑动摩擦路程增大,加速刀具磨损;钛合金导热系数小,切削时产生的热量不易传出,集中在切削刃附近的小范围内,加大刀具磨损并影响零件的精度;钛合金对刀具材料的化学亲和性强,在切削温度高和单位面积上切削力大的条件下,刀具更容易产生粘结磨损;另外钛合金弹性模量低,使已加工表面容易产生回弹,特别是薄壁零件的加工回弹更为严重,易引起后刀面与已加工表面产生强烈摩擦,从而磨损刀具和崩刃。  

 

    刀具材料、切削条件以及切削加工时间都会影响钛合金切削加工的效率和经济性。钛合金材料的切削加工,必须从刀具材料、切削液、加工工艺参数方面进行控制,才能提高钛合金材料加工的综合效率。

 

1.选用合理的刀具材料

针对钛合金材料的性能、加工方法、加工技术条件,合理地选用刀具材料。刀具材料应选择较常用、价格较低、耐磨性好、热硬性高,并具有足够韧性的材料。

 

2.改善切削条件

机床-夹具-刀具的系统刚性要好。机床各部分间隙要调整好,主轴的径向跳动要小。夹具装夹工作要牢固,要有足够刚性。刀具切削部分尽量要短,在容屑足够的情况下尽量加大切削刃厚度,提高刀具的强度和刚性。

 

3.对被加工材料进行适当的热处理

通过热处理来改变钛合金材料的性能和金相组织,达到改善材料切削加工性的目的。

 

4.选择合理的切削用量

切削速度要低。因为切削速度对切削刃的温度影响很大,切削速度越高,则切削刃温度剧增,切削刃温度的高低直接影响着刀具的寿命,所以要选择合适的切削速度。

 

5.车削

钛合金产品车削,易获得较好的表面粗糙度,加工硬化不严重,但切削温度高,刀具磨损快。针对这些特点,主要在刀具、切削参数方面采取以下措施:

刀具应选择合适的刀具前后角、刀尖磨圆。较低的切削速度,适中的进给量,较深的切削深度,充分冷却,车外圆时刀尖不能高于工件中间,否则容易扎刀,精车及车削薄壁件时,刀具主偏角要大,一般为75-90度。

 

6.铣削

钛合金产品铣削比车削困难,因为铣削是断续切削,并且切屑易与刀刃发生粘结,当粘屑的刀齿再次切入工件时,粘屑被碰掉并带走一小块刀具材料,形成崩刃,极大地降低了刀具的耐用度。

 

一般合金钢的加工均不采用顺铣,因机床丝杠、螺母间隙的影响,顺铣时,铣刀作用在工件上,在进给方向上的分力与进给方向相同,易使工件台产生间隙性窜动,造成打刀。对顺铣而言,刀齿开始切入就碰到硬皮而导致刀具破损。但由于逆铣切屑是由薄到厚,在最初切入时刀具易与工件发生干摩擦,加重刀具的粘屑和崩刃。

 

因此钛合金的铣削方式一般采用顺铣。为使钛合金顺利铣削,还应注意相对于通用标准铣刀,前角应减小,后角应加大。铣削速度宜低,尽量采用尖齿铣刀,避免使用铲齿铣刀。

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