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提高切削加工钛合金材料的生产效率的途径

2012-12-19 14:06 来源: 我的有色网

钛合金材料之所以难以切削,一个主要原因之一是它很差的热导率和较高的比热容。这阻碍了通过切屑和工件把切削热从切削区传送出去。而大部分的热(约75%)传给了切削刀刃。很高的温度促使在刀刃表面上发生扩散和粘结,形成积屑瘤,并同时由于钛合金材料的高强度,在切削时产生较大的切削力。因此,在加工过程中使刀具承受着很高的热负载和机械负载。其次,钛合金的弹性模量低,在切削力作用下构件会产生变形,后又发生回弹,从而影响到构件的加工精度。

一、高压冷却是一种有效解决办法,对刀具进行冷却是解决钛合金切削难题的一种有效办法。目前,高效冷却刀具的技术开发,主要有二种发展途径。在目前,考虑到高压冷却的良好冷却效果,以及现有加工中心和车削中心又都配有冷却润滑设备,还有许多刀具厂家又都能提供用于这种高压冷却的刀具,并积累了许多实际使用经验(无论是车削还是铣削),因此,采用通过主轴的高压冷却润滑液无疑是成为一种首选。

二、采用常规的大流量冷却,冷却润滑液到达不了切削刀刃和切屑之间的切削区,不能有效地冷却切削刀刃。为实现有效冷却刀具,冷却润滑液的供给应以较高的压力和足够的流量,对准切削刀刃和切屑之间的接触区。在接触区形成一个高能量冲击楔,由此缩短切屑和刀刃之间的接触时间,降低切削区温度,同时使切屑变脆,通过冷却和机械冲击力这两个效应的叠加,很快使切屑折断并可靠排出,从而大大提高了加工的可靠性,由此也有利于实现切削过程的自动化。

三、采用合适的刀具和机床,在加工中构件成品的壁很簿,形状又很复杂,常遇到的工序是铣削深槽。由于钛材料低的弹性模量,铣削时易产生振动。在刀具设计上拟采用不等分齿的铣刀,以及采用后角为零的狭窄制动刃带。为改善排屑,对刀具前面进行抛光处理。提高材料切除率,往往要采用较高的背吃刀量和侧吃刀量,因此,在加工时会产生较大的切削负荷。由于钛的弹性模量较低,易引起振动。基于这些原因,机床应具有很高的刚性、很好的阻尼性能和较高的主轴转矩以及大功率的进给驱动装置。对于端面铣削和园周铣削槽腔或槽,可靠的排屑特别重要,为此,机床应采用卧式的主轴配置

目前,高压冷却技术已是一项成熟技术,在实际使用时,冷却润滑液较高的压力、足够的流量和形成精确对准切削刀刃和切屑之间接触区的高能量射流,这对于切削刀具进行有效冷却和实施切屑的有效控制是一个基本条件。为获得钛合金构件加工的最佳成果,要把高压冷却和刀具材料、涂层、几何角度以及切削用量等要素的合理选用和设计结合起来。

因此,选用适合钛合金加工的刀具以及具有高刚性、高阻尼性能和大进给力的机床是实现钛合金构件经济切削的另一个重要条件。


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