鈦合金深槽銑削加工跳齒鋸片銑刀試驗認(rèn)證
發(fā)布日期:2014-05-08 蘭生客服中心 瀏覽:4597
鈦合金的彈性模量小、導(dǎo)熱導(dǎo)溫系數(shù)小,是一種典型的難加工材料,尤其進行深槽切削時難度更大。圖1所示為在某一鈦合金零件上加工一個寬為4mm、深為30mm、長為300mm的深槽的加工實例。
圖1
對于普通材料(如45鋼),加工上述深槽常采用高速鋼(W18Cr4V)鋸片銑刀(φ120×φ40×4,60齒)進行銑削,并充分冷卻,即可得到良好的銑削效果。但對于鈦合金TC4材料,用上述鋸片銑刀切削深度為30mm的盲槽時,一個新刀片在加工第1~2件工件時刀具即產(chǎn)生磨損,其切削刃變鈍,如不及時進行刃磨,則切削刃前方的擠壓會明顯增大,切削區(qū)的金屬變形也增大,同時,磨損后刀具的后角不斷減小,從而加大了刀具后面與已加工表面的摩擦力,使切削熱增加,導(dǎo)致切削溫度急劇升高。在加工第三個零件時,其刀齒兩側(cè)刀尖明顯燒壞,尤其是刀齒背部和容屑槽里都粘有鈦屑,表明在切削過程中發(fā)生了嚴(yán)重的擠壓。這是由于除了鈦合金導(dǎo)熱導(dǎo)溫系數(shù)小,鈦合金材料與刀具材料摩擦系數(shù)大等原因造成切削溫度急速升高外,還存在著由于容屑槽不夠大導(dǎo)致排屑困難。如對上述磨損的刀片進行刃磨,需將燒壞的刀尖完全磨出,其刀片直徑要磨去3~4mm,這樣,一把刀具的刃磨次數(shù)會大大減少,使刀齒的容屑槽變得更小。實踐表明,經(jīng)過這樣刃磨后的刀片,最多只能加工一個零件。為此,在研究中試著將新刀片進行跳齒以增大銑刀的容屑空間,結(jié)果發(fā)現(xiàn),這種方法可使刀具的壽命提高3倍左右,每個刀片可加工5個零件。這種刀具可滿足科研試制的需要,但不能滿足批量生產(chǎn)的要求。
我們利用對鋸片銑刀進行跳齒的辦法,可使用于銑削鈦合金TC4的鋸片銑刀壽命得到顯著提高。這種方法可減少刀具與鈦合金材料的摩擦,并可增大容屑空間,但這種方法的潛力有限。從生產(chǎn)效率和成本的角度考慮,應(yīng)設(shè)計硬質(zhì)合金(YG15)焊接刀具和高速鋼(W6Mo5Cr4V2Al)焊接刀具,其刀具結(jié)構(gòu)見圖2。
圖2
如圖2所示,刀具的前角為6°~8°,后角為6°,側(cè)刃后角為3°~5°。
用硬質(zhì)合金焊接刀具和高速鋼焊接刀具對上述工件的開槽加工進行試驗(切削條件相同),高速鋼焊接刀具能加工6個零件,而YD15焊接刀具可加工30個零件。綜合鋸片銑刀和跳齒鋸片銑刀,在切削用量為ap=7mm,f=0.3mm/r,v=26m/min的條件下進行試驗,可得出刀具磨損與加工槽數(shù)之間的關(guān)系(見圖3)。
圖3
從圖3可以看出,在鈦合金深槽銑削加工中,刀具的磨損主要與刀具材料有關(guān),對鈦合金這種難加工材料,應(yīng)優(yōu)先選用細(xì)顆粒硬質(zhì)合金材料,可大大提高其加工效率和加工質(zhì)量。此外,刀具切削部分的結(jié)構(gòu)也很重要,既要考慮刀齒有較大的容屑空間,又要考慮選用合理的齒數(shù)以提高加工效率。因此我們選用4齒或6齒硬質(zhì)合金焊接式槽銑刀,滿足了鈦合金深槽批量加工的要求。
試驗表明,對于鈦合金深槽銑削加工,采用跳齒鋸片銑刀與常規(guī)鋸片銑刀相比,刀具壽命提高3倍;采用YD15硬質(zhì)合金焊接銑刀可顯著提高刀具壽命。
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鈦合金的切削刀具材料
刀具種類 刀具材料 高速鋼 硬質(zhì)合金 車刀 - YG6X、YA6、YG3X、YGRM、YG8、YG10H、813、643 銑刀 W12Cr4V4Mo、W2Mo9CrV4Co8、W12Mo3Cr4V3Co5Si、W6M
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造成鈦合金切削加工性差的原因
材料切削加工性常采用一定刀具耐用度下切削某種材料所允許的切削速度來衡量。通常取T=60min,則vT寫作v60,若將硬質(zhì)合金車刀切削碳鋼時的v60作為基準(zhǔn),切削其它材料時允許的切削速度為v60'則v60'同v60的比值稱為該材料相對切削加工
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鈦合金加工要求
圓刀片銑刀適用于銑削鈦金屬,因為它們的主偏角可適當(dāng)變化。只要為這些銑刀配備專用刀片并應(yīng)用正確的切削參數(shù),一般情況下就能提高穩(wěn)定性和總體性能。每齒進給量應(yīng)設(shè)定最小值,這一點至關(guān)重要。 一、鈦合金銑削需要合適條件 與其他大多數(shù)金屬材料加工相比,
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鈦合金車削用量
進給量f(mm/r) 切削速度v(m/min) 0.08~0.12 87~69 0.13~0.17 71~59 0.18~0.24 62~51 0.25~0.30 53~47 0.33~0.40 48~41 0.45~0.
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