TA15TB6钛合金切削加工用量和刀具选择

TA15、TB6钛合金切削加工用量和刀具的选择TA15、TB6两种钛合金资料拥有重量轻、强度高、耐热、耐腐化、疲惫性能好等一系列优秀的力学、物理性能，成为航空航天、核能、船舶等领域理想的构造资料之一。但因为该资料价钱昂贵，难加工，特别是铣削加工制造周期长、成本高，限制了它的应用。而新一代航空产品需要具备更优秀的性能新资料、要，研制周期短和制造成本低是取胜的重点，

新构造、新工艺被宽泛应用。同时，为了竞争的需所以，展开对TA15、TB6两种钛合金资料切削加工的研究是必需的，特别是铣削高效加工的探究特别显得紧急和重要。TA15、TB6钛合金资料主要特点TA15a钛合金是a相固熔体构成的单相合金。该合金室温强度在930MPa以上，耐热性高于纯钛，组织稳固，抗氧化能力强，500～600℃下仍保持其强度，抗蠕变能力强，但不能进行热办理加强。TB6b钛合金是b相固熔体构成的单相合金。该合金室温强度在1105MPa以上，但热稳定性较差，不宜在高温下使用。TA15、TB6钛合金的切削加工工艺特征摩擦系数大，导热系数低，刀尖切削温度高。钛合金热导率仅为钢的1/4、铝的1/14、铜的1/25,因此散热慢，不利于热均衡。切削时产生的切削热都集中在刀尖上，使刀尖温度很高，易使刀尖很快融化或粘结磨损而变钝。弹性模量小。钛合金的弹性模量只有30CrMnSi的56%，这说明部件的刚性差，切削时易产生弹性变形和振动，不单影响部件的尺寸精度和表面质量，并且还影响刀具的使用寿命;同时造成已加工面的弹性恢复较大，刀具后边摩擦增添致使刀具过快磨损。化学活性大。在300℃以上时有激烈的吸氢、氧、氮的特征，造成加工表面易产生脆硬的化合物，切屑形成短碎片状，使刀具极易磨损。钛合金化学亲和力较强，极易与其余金属亲和联合。在加工中切屑与刀具的粘结现象严重，使刀具的粘结和扩散磨损加大。TA15、TB6钛合金部件切削用量和刀具参数的选择主要加工方法钛合金部件的加工余量比较大，有的部位很薄(2～3mm)，主要配合表面的尺寸精度、形位公差又较严，所以每项构造件都一定按粗加工→半精加工→精加工的次序分阶段安排工序。主要表面分阶段频频加工，减少表面节余应力，防备变形，最后达到设计图的要求。其主要的加工方法有铣削、车削、磨削、钻削、铰削、攻丝等。铣削用量及刀具的选择钛合金构造件中大批应用铣削加工，如部件内外型面。刀具应选择拥有高硬度、高抗弯强度和韧性、耐磨性好、热硬性好、工艺性好、散热性好的资料，主要为高速钢W6Mo5Cr4V2Al、W2Mo9Cr4VCo5(M42)和硬质合金YG8、K3O、Y330。刀具几何参数应以保证刀具强度高、刚性好、尖利为原则，修长比不可以过大，并分粗、精加工两种，加工时最好采纳顺铣。铣削刀具参数见表1，惯例加工铣削用量见表2。铣削时一定注入充分的水溶性油质切削液来降低刀具和工件的温度，切削液流量应不小于5L/min，以延伸刀具的使用寿命。在上述惯例加工的基础上，为进一步提升铣削加工效率，我们在强力铣加工中心计床上进行了高效铣削试验，获取了较理想的成效。切削用量、刀具和切削液，铣削用量数据见表3。经过高效铣削与惯例对照能够看出，高效铣削加工比惯例加工效率提升了2～4倍，零件表面质量也获取较大的提升，加工周期大大缩短，制造成真相应降低。车削用量及刀具的选择在刀具、切削用量、切削液选择合理的状况下，钛合金车削其实不困难，与加工合金钢接近。但车削钛合金表面氧化皮较为困难，一般在加工前用酸洗方法去掉表面薄层氧化皮，然后车削节余的氧化皮，车削时切削深度应超出氧化皮深度1～5倍，走刀量可加大，但切削速度应降低。刀具资料应选择YG类硬质合金资料。刀具几何参数选择：前角g0=4°～8°，后角a0=12°～18°，主偏角?45°～75°，刃倾角l=0°，刀尖圆弧半径r=～。切削用量的选择：主轴转速n≥23Or/min，进给量f≥～r，切削深度ap=～。车削时一定注入充分的水溶性油质切削液来降低刀具和工件的温度，提升刀具的耐用度。表1铣削刀具参数表2惯例加工铣削用量表3高效加工铣削用量刀具资料磨削用量及刀具的选择磨削加工可获取较高精度，但因为钛合金的特有性质决定了钛合金磨削特别困难。磨削时砂轮磨损严重，简单变钝，磨削比也较低;同时易在表面产生有害的拉应力及严重的表面烧伤现象，所以应尽量防止磨削加工，以精铣取代。磨削资料选择：磨削钛合金采纳绿碳化硅(TL)、黑碳化硅(TH)两种磨料。如出现磨削烧伤趋向，应使用人造金刚石或立方氮化硼砂轮，其成效好，但价钱昂贵。砂轮硬度选择较软砂轮R3、ZR1、ZR2，粒度选择46、60为佳，选A类联合剂。磨削用量选择见表4。钛合金部件在磨削过程中一定充分冷却，不然部件会变色甚至烧伤。磨削液除拥有冷却、润滑和冲刷作用外，更重要的还在于能有效地克制钛与磨料的粘附和化学反响。表4磨削用量表5不一样规格钻头的螺旋角表6钻头直径与外缘处后角af的关系表7钻头直径D与倒锥度的关系表8钻头直径D与切削用量的关系表9铰削用量适合增大钻头顶角，顶角范围由118°～120°增添到135°～140°，其目的是加强切削部分并使切削厚度增添，改良钻削成效。选择适合的螺旋角b，b角增添，前角也增添，切削轻盈，易于排屑，扭矩和轴向力也小，见表5。增大钻心厚度，以提升钻头强度。钻心厚度一般为：K=～D，D为钻头直径。增大钻头外缘处后角，能够使横刃尖利，改良切削性能，特别对钻心处的钻削加工有明显改良，外缘处后角选择见表6。加工成倒锥K，减小棱带同孔壁摩擦，使钻头切削时扭矩减小，提升效率，倒锥度见表7。钻削用量见表8。钛合金进行钻削和攻丝加工时最好不用含氯的冷却液，防止产生有毒物质和惹起氢脆。钻削浅孔时，可用电解切削液;钻削深孔时，可用N32机械油加煤油，也可用硫化切削铰削用量及刀具的采纳钛合金铰孔是最后一道精加工工序，不单要考虑生产率的问题，更重要的是要保证孔的加工质量(精度和表面粗拙度)。为此一定保证刀具质量，合理选择切削用量，注意铰刀与钻铰模的协调解正确的操作技术。经过钻孔→扩孔(粗铰)→精铰的加工方法，一般都能知足产品部件规定的要求。刀具资料一般采纳M42高速钢或硬质合金K30。刀具的几何参数为：前角g0=3°～7°，后角a0=12°～18°，主偏角?=5°～18°，刃倾角l=0°。校准部分刃带宽度b=～，过宽简单同钛合金加工表面粘结，过窄简单在铰削时产生振动。铰刀齿数Z=4～8(铰刀直径为10～20mm)。我们加工的肋和接头，因加工的两孔跨度较长，同轴度要求较高，为此特意设计了加长钻头和铰刀。切削用量的选择见表9。铰削时应不停地注人冷却润滑液以获取较好的表面粗拙度，同时应勤排屑，实时消除铰刀刃上的切屑末，铰削时要匀速地进退刀。攻丝用量及刀具参数的选钛合金攻丝时会产生很大的挤压变形，作用在螺纹齿侧的摩擦力加大，这样不只使加工出来的螺纹表面粗拙度不好，并且丝锥简单折断。为了改变这类状况，能够采纳跳牙丝锥或改良丝锥构造(加大校订段刀齿的后角或加大倒锥度)的方法，以减少切削扭矩和摩擦扭矩，增大容屑空间，改良攻丝的切削性能。此外，钛合金攻丝前的底孔直径一般应大于标准值，并且底孔的表面粗拙度应达到Ra≤μm。刀具资料和几何参数选橄丝锥资料采纳M2Al、M42高速钢。丝锥几何参数为：前角g0=5°～8°，后角a0=8°～10°，丝锥校堆段齿背圆柱刃带b1=～。主偏角?6°～10