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| 分析加工中心精加工钛合金工艺 |
| 苏州市宝玛数控设备有限公司 2017-01-06 15:58:44 作者:张亮 来源: 文字大小:[大][中][小] |
钛合金材料的特点有比强度高，密度小，耐高温，抗氧化性能好等，但是由于钛合金机械加工性能差，影响了的普遍使用。提高钛的强度的方法是钛合金在工业纯钛中加入合金元素。a、b和a＋b钛合金是钛合金的三种分类。a和b双相组合而成 a+b钛合金，可以进行淬火和时效处理。这类结构稳定，在高温变形时，性能、韧性、塑性较好，可以使得合金强化。钛合金的功能特点主要表现在：
1) 比强度高。钛合金密度小(4.4kg/dm3)，分量轻。其比强度却超过超高强度钢。
2) 热强性高。在300～500℃条件下，强度差不多比铝合金高10倍，热稳固性好。
3) 化学活性大。与空气中的氧、水蒸气、一氧化碳等物质发生强烈的化学反应，在表面形成TiC及TiN硬化层。
4）导热性差。钛合金TC4在200℃时的热导率l=16.8W/m•℃，导热系数是0.036卡/厘米•秒•℃。
钛合金机加工特性分析
钛合金导热系数低，钢的1/4，铝的1/13，铜的1/25。第一, 在切削加工过程中，由于切削区散热慢，散热和冷却效果很差，容易在切削区形成高温。加工后零件变形的可能性大，导致切削刀具扭矩增大、刃口损耗快，实用度降低。第二，切削热在切削刀附近的小面积范围里面不能够轻易散发。前刀面摩擦力变大，不易排屑，切削热散发较慢，加快刀具损耗。最后，由于钛合金化学活性高，在高温下的情况下运作，钛合金容易与刀具材料发生反应，形成溶敷、扩散，导致粘刀、烧刀、断刀等现象。
刀具材料选择要满足下列要求：
•硬度的要求大。刀具的硬度务必要很大程度上高于钛合金硬度。
•强度、韧性的要求高。刀具切削钛合金时，需要承受很大的扭矩和切削力，所以务必有充足的强度和韧性。
•耐磨性的加强。钛合金韧性好，在加工时切削刃要锐利，所以刀具材料必须有足够的抗磨损能力，达到减少加工硬化。时加工钛合金刀具最重要的参数。
•刀具材料与钛合金亲合能力要差。钛合金化学活性高，所以要防止刀具材料和钛合金产生溶敷、扩散，导致合金，造成粘刀、烧刀现象的出现。
国内常用刀具与国外刀具材料进行试验并研究表明，选用高钴刀具效果最佳。钴的重要作用是加强二次硬化效果，提高红硬性以及热处理后的硬度，并且有较高的韧性、磨损性、良好的散热性。
钛合金在加工中心上的铣削案例，分析零件的结构形式， 零件外形尺寸该零件的特点是：
•外观繁杂，精度要求高。
•加工过程中务必对多种工序进行加工，而且务必严格控制零件公差范围。
•价格较高，加工成本高。
加工中心加工钛合金特点：
•加工中心多个零件可以同时加工，提升生产效率。
•提升工件的加工精度，达到工件的同步。加工中心有刀具补偿功能，可以得到机床自己的加工精度。
•普遍的适应性和较大的灵活性。如工件件的圆弧加工、倒角和过渡圆角。
•可以实现一机多能。可以实施铣削、钻孔、镗孔、攻丝等一系列加工。
•实施准确的成本计算，控制生产速度。
•不需要专用夹具，减少很多成本经费，减短生产周期。大大减轻了工人的劳动强度。
•可以与UG等加工软件进行多轴加工。
铣刀的几何参数钛合金的加工特点决定刀具的几何参数与普通刀具存在着很大差异。
•螺旋角β挑选较小的螺旋升角，排屑槽增大，容易排屑，散热快，也降低切削加工过程中的切削抗力。
•前角γ切削时刃口锐利，防止钛合金产生过多切削热，产生二次硬化。
•后角α减小刀刃的损耗速度，有益于散热，提高耐用度。切削参数选择钛合金机加工应挑选较低的切削速度，合适进给量和合理的切深和精加工量，要充分冷却。
•切削速度Vc Vc=30～50m/min
•进给量f 粗加工时，取较大进给量，精加工和半精加工取适中的进给量。
•切削深度ap ap=1/3d为宜，钛合金亲合力好，排屑困难。切削深度太大，会导致刀具粘刀、烧刀、断裂的现象。
•精加工余量αc适中 钛合金表面硬化层约0.1~0.15mm，余量太小，刀刃切削在硬化层上，
刀具容易磨损，应该防止硬化层加工，并且切削余量不宜过大。
冷却液
钛合金加工最好不用含氯的冷却液，防止产生有毒物质、引起氢脆，也能防止钛合金高温应力腐蚀开裂。
选用合成水溶性乳化液，也可自配用冷却液。切削加工时冷却液要保证充足，切削液流量和压力要大，冷却液循环速度要快，加工中心都配有专用冷却喷嘴，注意调整就能达到理想效果。
经过对钛合金的特点分析，解决钛合金切削加工过程中存在的困难；通过创新科学的加工工艺，可以降低成本，提高生产效率，得出如下结论：
1）.加工中心精加工钛合金，达到了工件外观繁杂，高精度的要求，可多件一起加工，提高生产效率。
2）.高钴刀加工中，刀具材料是钛合金最佳的加工刀具。选择合理的刀具几何、切削参数，切削液，可以增加切削刀具寿命，提升生产效率。
3）.整合科学的工艺规范是提升效益、节约成本的最佳方法。最重要的是采用合适重切削加工中心。 |
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