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  • 寶雞鈦合金鍛件加工的控制方法

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      寶雞鈦合金鍛件的加工難點以及弱剛性結構加工變形影響因素,從機床的選用、刀具的選用、有用的冷卻等幾個方面提出了弱剛性結構件加工變形的操控辦法。

      鈦合金材料具有輕質,高強度、耐高溫等優異功能,如:用TC18鈦合金替代高強度結構鋼用于起落架,可實現飛機結構減重15%左右,因此在國外先進飛機的主承力件大量運用了新式高強度鈦合金,如:美國的B-1轟炸機的機體結構材料中,鈦合金約占21%;俄羅斯的伊爾-76飛機用鈦量到達了機體結構重量的12.5%,從發展趨勢看,歐美各國對于鈦合金的運用量正在逐漸增加,一起也標明大量運用鈦合金,特別是一些新式鈦合金已成為航空規劃的發展方向。

      可是航空航產品大多采用薄壁零件,其結構相對雜亂,精度要求高,因為壁薄構成零件剛度較差,在切削力的效果下,易發生加工彎曲變形,壁厚尺度上下不一致、導致超差。

      目前企業中常用的辦法是在精加工反復銑削,因為鈦合金導熱系數小,彈性模量低(約為鋼的1/2),化學活性高,較小的余量根本就無法銑削掉,往往發生“少切”現象,為了保證零件尺度只能靠手藝打磨,大大增加了零件的加工周期,且有可能使零件表面發生過燒現象。

      一、鈦合金鍛件的切削加工處理方案

      影響鈦合金弱剛性結構加工的主要因素有:機床剛性,刀具的選用、工藝參數、有用的冷卻等。在加工進程中,各種因素效果,交互影響,變形差錯的累積致使加工出的弱剛性結構件超差,加工變形難以操控。

      2.1機床的選用

      機床-夾具-刀具的系y剛性要好,機床各部件間的空隙要調整好,主軸徑向跳動要小,盡量采用這樣機床。

      2.2刀具的選用

      切削生產率的提高主要是發展和應用新式的刀具材料的成果。過去幾十年里,切削刀具有了很大的發展,包含硬質合金涂層,陶瓷,立方氮化硼,多晶金剛石。這些用來加工鑄鐵、鋼和高溫合金是有用的??墒菦]有一種刀具能夠改善鈦合金的切削加工性,這是因為切削鈦合金的刀具材料要求具有十分重要的功能,這些包含:

      1)杰出的熱硬性以抵抗很高的應力;

      2)杰出的導熱性以下降熱梯度和熱沖擊;

      3)杰出的化學惰性以下降與鈦發生化學反應的趨勢;

      4)杰出的耐性和抗疲勞能力以習慣切屑切割進程。在簡直所有的鈦合金切削加工進程中,碳化鎢類(WC/co)硬質合金刀具被認為是功能最好的。

      一些實驗標明所有的硬質合金涂層刀具其磨損率大于那些未涂層的刀具。雖然現在的陶瓷刀具質量現已得到了提高而且越來越多的用于加工難切削材料,尤其是那些高溫合金(例如鎳基高溫合金),可是因為其導熱功能差、斷裂耐性低而且與鈦發生反應,所以他們并沒有替代硬質合金和高速鋼。超硬切削刀具材料(立方氮化硼和多晶金剛石)在切削鈦合金時的磨損率低,因此顯示出杰出的功能。

      鈦合金弱剛性結構件銑削進程存在的主要問題是薄壁的銑削變形問題。因為鈦合金的彈性模量低,而切削力相對較大,所以薄壁在銑削進程中遭到銑削力的效果很簡單發生讓刀變形,其成果是加工后薄壁的實際厚度大于理論厚度。處理這一問題應該是盡可能的減小在銑削進程中薄壁所受的來自于筆直被加工表面方向的構成薄壁讓刀變形的力。

      2.3切削液

      鈦合金具有強度高、抗氧化性、耐高溫等提點,在滿足高功能運用要求的一起,也給切削加工帶來了很多的難題。在切削鈦合金時,為了下降切削溫度,應當向切削區域澆注大量的以冷卻為主的切削液,用以把刀刃的熱量帶走和沖走切屑,以下降切削力。因此對切削液的要求是導熱系數大、熱容量大、流速快、流量大。冷卻最好的辦法便是高壓冷卻法,切削液流量不小于15~20L/min。一般運用的切削液有三類,即水或堿性溶液,水基可溶性油質溶液和非水可溶性油質溶液。

    寶雞鈦合金鍛件

      二、鈦合金鍛件切削加工的難點

      1.1切削溫度高

      因為鈦合金材料的導熱系數小(約為鋼的1/3~1/6),在加工鈦合金時易發生高的切削溫度。在相同條件下,加工鈦合金發生的切削熱比相同鋼要高1倍多,加工發生的熱量很難通過工件開釋。鈦合金比熱系數小,加工時部分溫度上升快,因此易構成刀具瞬時溫度過高,使得刀尖會急劇磨損,以至于發生過燒現象。

      1.2切削抗力大

      切削鈦合金時的切削力與切削鋼時的切削力基本適當,因此在切削進程中消耗的能量相同或者略低于鋼??墒窃谇邢麾伜辖饡r,主切削刃鄰近的應力十分高。這可能是因為在切削鈦合金時前刀面上的刀屑觸摸區域通常很小(大約是在相同條件下切削鋼的1/3),較大的切削應力導致工件在加工進程中呈現讓刀的現象,加工出的工件尺度不協調。

      1.3弱剛性結構的震顫

      震顫是加工鈦合金弱剛性結構件時需要戰勝的一個重要問題,尤其是在精加工的時候,鈦合金很低的彈性模量是切削進程中引起振蕩的首要原因。當遭到切削力時,鈦合金的變形量是碳鋼的兩倍,后刀面與被加工面的回彈量發生摩擦發生振蕩,一起也發生了很高的切削溫度。切削鈦合金時很高的動態切削力是構成震顫的部分原因,其數值能夠到達靜態力的30%以上,這是因為鈦合金切屑構成進程中的塑性剪切進程構成的。因為切削震顫的影響,銑削后的工件表面質量很難到達精度要求。

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