Sunday, May 25, 2008

钛合金的切削加工 www.tool-tool.com



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*用金刚石刀具切削加工钛合金有哪些特点?

从加工钛合金的各种刀具材料切削实验的结果可以看出,金刚石刀具加工钛合金的效果最为显著。这是因为金刚石在钛中的溶解度比在铁中小得多,切削时金刚石刀具的扩散磨损很小,故用金刚石刀具切削钛合金有以下特点:

(1)有很高的耐用度:用硬质合金刀具和金刚石复合片刀具车削钛合金棒料,采用的车削用量为Vc=56 m/minαp=1 mmf=0.05 mm/r,用硬质合金刀具车削时,刀具很快就磨损了,切下的切屑体积仅有0.07 cm3;而在相同的磨损条件下,金刚石车刀却能切下多得多的切屑,切屑体积高达132 cm3,是硬质合金刀具的1885倍。通过切削钛合金试验,在相同的条件下,刀具材料磨损量最大的是氧化铝基陶瓷,其次是硬质合金,磨损量最小的是金刚石。

(2)有很高的导热性:钛合金的导热系数为5.4410.47W(m.K),是45号钢的1/51/6,而金刚石的导热系数非常高,达146.5 W(m.K),是45号钢的3倍、硬质合金的1.77倍,加上金刚石硬度高,切削刃可磨得非常锋利,切削时产生的切削热较少,刀具又能传出很大部分切削热。因此用金刚石刀具加工钛合金的切削温度低。

(3)允许较高的切削速度:用YG类硬质合金加工TC4钛合金时,切削速度一般采用Vc=2050 m/min;而用金刚石刀具在没用切削液干切时采用Vc=100 m/min,湿切时可高达Vc=200 m/min,比硬质合金高出好几倍,且刀具几乎看不出有多少磨损。

(4)粘结和扩散磨损最小:用于切削钛合金的各种刀具材料中,金刚石与钛合金间产生粘结和扩散的可能性最小,即切削时刀具产生粘结磨损和扩散磨损最小。

实践证明,精切钛合金时以金刚石刀具最佳,粗加工时以YG类硬质合金湿切为好。金刚石刀具的几何参数是γ0=-5°、α0=17°、κr=30°、κ´r=20°、λs=0°,rε=0.1 mm;切削用量是Vc=8090 m/minαp =0.20.4 mmf=0.050.07 mm/r

*切削加工钛合金的实例有哪些?

(1)145 mm×65 mm的钛合金车成圆棒,在Vc=56m/minαp =2 mmf =0.1 mm/r的情况下,开始用YG8硬质合金刀具,只车下0.7 cm3体积的切屑。后改用金刚石复合刀片的车刀,切下切屑的体积达143 cm3,为硬质合金刀具的204倍,且后刀面磨损很小。又如,用天然金刚石刀具,在干式切削时,在Vc=100 m/min的条件下,切削30 min后,刀具几乎没磨损。在有切削液的条件下,切削速度可达200 m/min

(2)铣削TB2钛合金,刀具材料为YS30硬质合金,在Vc=100150 m/minαp =0.20.5 mmαf =0.060.08mm/z的条件下,切削十分轻快,刀具磨损很小。

(3)TC4钛合金车外圆和内孔,采用YM052硬质合金为刀具材料,在Vc=70120 m/minαp =12 mmf=0.2 mm/r的条件下,刀具磨损比较小,而且表面粗糙度Rn可达0.8μm

(4)TC4钛合金上加工M185×3的螺纹,螺纹为50mm长。采用YM051超细颗粒硬质合金车刀,刀具可车56件。

(5)用不同切削速度加工TC4钛合金时,切削条件为:γ0=3°,α0=14°,κr =κ´r =45°,rε=1 mmf=0.16 mm/rtip=1 mm,切削速度分别为30 m/min6070 m/min90100m/min,结果是:低速时YS2有很高的耐磨性,在高速时,YD15的耐磨性高于YS2

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