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钛薄膜蒸发器-钛合金薄壁件车削加工的研究

www.ycti.cn 于 2012-3-27 发布 | 浏览量:1593

    传统的钛合金车削加工因其切削速度低,刀具耐费用低,加工质量难于节制,导致加工服从低。经多次钛合金车削加工试验、优选了刀具质料,确定了刀具若干好多参数,依据刀具磨损情形,供给了较为合理的切削数据。
 
 
     办理了钛合金薄壁件加工变形问题问题。
 
     某航空策念头易损件,最小壁厚为2mm,总长400mm,是一个典型长薄壁件。手艺要求较高,孔径公役为0.046,外圆公役为0.03,概况粗糙度Ra为1.6。为保证壁厚差,孔与外圆必需同轴,加工难度较年夜。质料从俄罗斯进口,商标为BT20,屈就强度和抗拉强度σb=90~110kg/mm2,比TC4难加工。磨削钛合金易阻塞砂轮,烧伤已加工概况,是以只能接纳车削,以车代磨。
 
 刀具质料及若干好多参数的选择

     钛合金导热机能很差,为45号钢的1/6~1/7。选择刀具质料时,要考虑刀具质料的导热机能,YG类优于YT类。切削钛合金发生单元切屑,变形系数类似为1,刀屑干戈长度很短,切削力汇合于刃口四周,单元切削力年夜,易崩刃。要求刀具质料韧性要好,σbb>150kg/mm2,钛合金化学机能活波,易与空气中的氧和氮发生硬脆化合物,加速刀具磨损;钛与刀具中的元素易亲合,加工钛合金操纵的刀具质料要少钛薄膜蒸发器或无钛元素。优选YG类硬质合金,不是用YT类硬质合金。切削钛合金操纵的刀具质料件
 
     钛合金弹性模量小,为45钢的1/2,加工变形年夜。刀具后角要年夜些,取a0=15°~18°,淘汰加工概况与后刀面间的摩擦。前角也要选年夜些g0=10°,刀具尖锐,减小加工变形,降低加工硬化,前进已加工概况质量。主偏角kr=90°降低径向力,提防振动。刀尖圆弧半径抉择刀尖强度、散热及磨损,不易过年夜,re=1~2mm合适。切削钛合金,刀具必需尖锐,钝刀不能进行切削。刀具钝圆半径必需小,也即是选用细晶粒质料,才华使钝圆半径降低。同时,使刀具质料硬度前进,而韧性不下降。前进刀具刃磨质量,用金刚石、立方氮化硼砂轮磨刀。前后刀面粗糙度Ra≤0.1μm,降低切屑与前刀面。工件与后刀面间的摩擦。刃口要平直,无锯齿,减轻崩刃磨损。
  
  
切削用量

     粗车钛合金方针是去除年夜的余量,应保证较年夜的刀具耐费用。VB=0.4mm,切削速度不高,一样平常V≤35m/min,刀具耐费用T=60min,切削刃度ap≤4mm,走刀量f≤0.24mm/r,且加年夜流量溶液冷却。精车钛合金方针是保证尺寸精度和概况质量,一样平常ap≤1mm,磨钝标准VB=0.2mm,尽管即便接纳高的切削速度和需要的刀具耐费用,切削速度35m/min≤V≤140m/min,刀具耐费用T=30min。用机油冷却润滑,降低刀屑间的摩擦系数,前进已加工概况质量。
 
刀具磨损缘故原由及刀具耐费用

     加工钛合金,刀具磨损发生在后刀面和刀尖处。钛合金弹性模量小,切削时回弹年夜,后刀面与加工概况干戈面积年夜,加速了摩擦。显微镜下可看到犁沟。刀尖处散热前提差,温度较高,磨损严重。尤其是精车时,后刀面磨损量没有到达磨钝标准时,因刀尖磨损过快,使刀具损失踪切削机能。前刀面看不到较着磨损痕迹,缘故原由是刀屑干戈长度短,磨损的主要形式是崩刃和微崩刃。显微镜下可看到锯齿形刀刃。加工钛合金粘刀现象很是严重。无论是高速切削仍是低速切削都有粘刀问题问题。干切削更为较着。
 
     粘结磨损是加工钛薄膜蒸发器合金的主要磨损缘故原由。当切削速度较高时,切削温度达600℃以上时,扩散磨损占的比例较年夜。空气中的氧氮与钛合金反映生成硬脆化合物加剧了刀具的磨料磨损。是以加工钛合金刀具磨钝标准定得较低,刀具耐费用较低,而切削速度仍是斗劲低的。
 
零件加工工艺及概况质量

     操纵的车床功率要年夜,主轴回转精度要高,进给机构无爬行。刀杆刚度富足。零件装夹要平稳。例如:车?74外圆时,中部用中心架支撑,前进了装夹刚度,降低了长径比。加工顺序为:先加工?65里孔,后加工?74外圆及空刀处。里孔可用单刃镗刀切削,让刀量年夜。改用浮动镗刀功效较好,里孔到达尺寸精度后,用卡盘与顶尖装夹车外圆,孔中放置减震质料。刀具必需尖锐。一旦振动,当即换刀车去振源。用塑料胀胎夹具加工外圆功效较好。镗孔速度不易过高,V=20m/min较好。节制回弹量。最小切削深度0.05mm。当ap太小时不能形成连续切屑,轻易发生振动。夹持刚度较好时,车外圆ap=0.01可行成连续切屑。切削钛合金只要不振动,概况粗糙度Ra1.6μm是可以到达的。刀具尖锐,概况质量也较好。
 
     操纵尖锐的硬质合金车刀切削钛合金,加年夜流量润滑液冷却润滑。切削速度V≥100m/min时,车外圆概况粗糙度可达Ra0.8μm,已加工概况硬化较轻,渣滓应力较小。斗劲高的尺寸轻度轻易获得。ap=0.005mm时,可形成连续优柔的切屑,到达磨削的尺寸精度和粗糙度。镗孔有必定的难度,主要缘故原由是:机床、夹具、工件和刀具组成的工艺系统刚度不够。一旦振动,孔壁质量当即下降。粗糙度Ra1.6μm仍是轻易到达的。
 
结论

     钛合金薄壁件车削加工比铣削轻易些。车削为连续切削,没有打击。切屑为单元切屑,不存在断屑难的问题问题。钛合金弹性模量小,屈强频年夜;切削时弹让年夜,需变形能年夜。选择刀具质料硬度要高,韧性要好,sbb≥200kg/mm2,且不含TiC。刃口要尖锐,后角要年夜,钝圆半径要小。禁止操纵钝刀切削。钛合金既硬又韧,导热又差;粗车时,保证需要的刀具耐费用,确定切削速度;精车时,为完成以车代磨,尽管即便接纳高速切削;可降低概况粗糙度,减轻已加工概况加工硬化和渣滓应力。前进机床、夹具、工件和刀具组成的工艺系统刚度,可办理钛合金薄壁件车削加工变形问题问题。

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