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難加工鈦合金用不等齒距鎢鋼銑刀

發(fā)布時(shí)間:2019-04-29 瀏覽:

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難加工鈦合金用不等齒距鎢鋼銑刀

鈦能在航空材料中廣泛應(yīng)用是由于它有適于飛機(jī)應(yīng)用的許多寶貴特點(diǎn)

，鈦在地殼中含量較豐富

，含量遠(yuǎn)高于銅、鋅

、錫等常見(jiàn)金屬

，鈦廣泛存在于許多巖石中

，特別是砂石和粘土中

。

因?yàn)殁伜辖鹁哂袕?qiáng)度高、耐蝕性好

、耐熱性高等特點(diǎn)而被廣泛用于航空航天

、醫(yī)療等多種領(lǐng)域

；

◆鈦的特性

強(qiáng)度高：是鋁合金的1.3倍

，鎂合金的1.6倍，不銹鋼的3.5倍

，金屬材料中強(qiáng)度最高

。

熱強(qiáng)度高：使用溫度比鋁合金高幾百度

，可在450～500℃的溫度下長(zhǎng)期加工

。

抗蝕性好：耐酸、耐堿

、耐大氣腐蝕

，對(duì)點(diǎn)蝕

、應(yīng)力腐蝕的抵抗力特好

。

低溫性能好：間隙元素極低的鈦合金TA7

，在-253℃下還能保持一定的塑性。

化學(xué)活性大：高溫時(shí)化學(xué)活性很高

，輕易與空氣中的氫、氧等氣體雜質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)

，生成硬化層

。

導(dǎo)熱系數(shù)小、彈性模量?div id="jfovm50" class="index-wrap">。簩?dǎo)熱系數(shù)約為鎳的1/4

，鐵的1/5

，鋁的1/14

，而各種鈦合金的導(dǎo)熱系數(shù)比鈦的導(dǎo)熱系數(shù)約下降50％。鈦合金的彈性模量約為鋼的1/2

。

◆鈦合金的分類(lèi)及用途

鈦合金按用途可分為：耐熱合金

、高強(qiáng)合金

、耐蝕合金(鈦-鉬

，鈦-鈀合金等)、低溫合金以及特殊功能合金(鈦-鐵貯氫材料和鈦-鎳記憶合金)等

。

盡管鈦及其合金應(yīng)用時(shí)間不長(zhǎng)

，因它那超眾的性能

，廣泛使用于航空航天中

，有“空間金屬”的美稱(chēng)；它重量輕

、強(qiáng)度大又耐高溫

，特別適于制造飛機(jī)和各種航天器。目前世界上生產(chǎn)的鈦及鈦合金

，大約有四分之三都用于航空航天工業(yè)。原來(lái)用鋁合金的相關(guān)部件改用了鈦合金

。

◆鈦合金的航空應(yīng)用

鈦合金主要用于飛機(jī)及發(fā)動(dòng)機(jī)的制造材料

，如鍛造鈦風(fēng)扇、壓氣機(jī)盤(pán)和葉片

、發(fā)動(dòng)機(jī)罩

、排氣裝置等零件以及飛機(jī)的大梁隔框等結(jié)構(gòu)框架件。航天器主要利用鈦合金的高比強(qiáng)度

，耐腐蝕和耐低溫性能來(lái)制造各種壓力容器

、燃料貯箱、緊固件

、儀器綁帶

、構(gòu)架和火箭殼體

。人造地球衛(wèi)星

、登月艙、載人飛船和航天飛機(jī)也都使用鈦合金板材焊接件

。

◆鈦合金在航空中被大量應(yīng)用的原因

現(xiàn)代飛機(jī)的航行最高時(shí)速已達(dá)到音速的2.7倍以上

。這么快的超音速飛行，會(huì)使飛機(jī)與空氣摩擦而產(chǎn)生大量的熱。當(dāng)飛行速度達(dá)到音速的2.2倍時(shí)

，鋁合金就經(jīng)受不住了

。必須采用耐高溫的鈦合金。

當(dāng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比從4～6提高到8～10

，壓氣機(jī)出口溫度相應(yīng)地從200～300℃增加到500～600℃時(shí)，原來(lái)用鋁制造的低壓壓氣機(jī)盤(pán)和葉片就必須改用鈦合金

。

近年來(lái)科學(xué)家們對(duì)鈦合金性能的研究工作

，不斷取得新的進(jìn)展。原來(lái)由鈦

、鋁

、釩組成的鈦合金，最高工作溫度為550℃～600℃

，而新研制的鈦化鋁（TiAl）合金，最高工作溫度已提高到1040℃

。

用鈦合金代替不銹鋼制造高壓壓氣機(jī)盤(pán)和葉片

，可以減輕結(jié)構(gòu)重量。飛機(jī)每減輕重10%

，可節(jié)省燃料4%。對(duì)火箭來(lái)說(shuō)

，每減輕1kg的重量

，就可增加15km的射程。

◆鈦合金機(jī)加工特性分析

首先，鈦合金導(dǎo)熱系數(shù)低

，僅是鋼的1/4

，鋁的1/13

，銅的1/25

。因切削區(qū)散熱慢，不利于熱平衡

，在切削加工過(guò)程中

，散熱和冷卻效果很差，易于在切削區(qū)形成高溫

，加工后零件變形回彈大，造成切削刀具扭矩增大

、刃口磨損快

，耐用度降低。

其次

，鈦合金的導(dǎo)熱系數(shù)低

，使切削熱積于切削刀附近的小面積區(qū)域內(nèi)不易散發(fā)，前刀面摩擦力加大

，不易排屑，切削熱不易散發(fā)

，加速刀具磨損

。

最后，鈦合金化學(xué)活性高

，在高溫下加工易與刀具材料起反應(yīng)

，形成溶敷、擴(kuò)散

，造成粘刀、燒刀

、斷刀等現(xiàn)象

。

◆SS/碩朔針對(duì)鈦合金難加工等要素生產(chǎn)、定制的專(zhuān)用于加工鈦合金的不等齒距整體硬質(zhì)合金銑刀具特點(diǎn)有：

①尖角保護(hù)設(shè)計(jì)

，提升刀尖強(qiáng)度

、具有很好的抗崩性能；

②高效不等分特殊幾何

，專(zhuān)用材質(zhì)

，耐磨性好，穩(wěn)定性高等

；

③偏心圓弧后角設(shè)計(jì)

，有利于穩(wěn)定切削加工。

④適合于不銹鋼

、鈦合金

、耐熱合金

、鎳基合金

、高溫合金等難切削加工材料；

⑤適用于槽銑

、側(cè)銑

、開(kāi)腔銑、面銑

、坡銑、螺旋銑等多種銑削加工方式

；

⑥廣泛應(yīng)用于航空航天

、醫(yī)療器械、零部件加工等多領(lǐng)域使用加工

。

◆加工鈦合金的整體硬質(zhì)合金銑刀特點(diǎn)及設(shè)計(jì)要求

◆刀具的幾何參數(shù)和結(jié)構(gòu)

除了刀具的選材，刀具的幾何參數(shù)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)切削力

、加工表面質(zhì)量、刀具壽命和加工效率都有很大的影響

；針對(duì)不同材料和加工情況

，選擇合適的前角、后角以及刀尖圓角半徑等刀具參數(shù)對(duì)減小切削力和提高刀具壽命有很大的影響

。

前角越大

，刀具越鋒利，切削力越小

，但刀刃強(qiáng)度也會(huì)越低，斷屑效果和加工表面質(zhì)量也會(huì)受影響

。例如

，加工超高強(qiáng)度鋼時(shí)，為了增加刀刃強(qiáng)度和利于斷屑

，可以選擇前角為負(fù)值的硬質(zhì)合金刀具

。

后角增大可以減少刀具與工件表面的摩擦

，使刀具更加鋒利

，精加工時(shí)常選取較大后角

；粗加工時(shí)，為了提高刀具強(qiáng)度

，則選用小后角

。在前、后角的選用上

，必須綜合考慮

。

例如在加工鈦合金時(shí)

，由于材料回彈較大

、與刀具摩擦劇烈，應(yīng)采用大后角

；但考慮到材料切削應(yīng)力大

、刀具容易崩刃，所以前角應(yīng)選取較小值

。

對(duì)難加工材料的銑削

，在粗加工時(shí)應(yīng)盡量選擇刀尖圓角半徑R不為0的銑刀

。當(dāng)R=0時(shí)

，銑刀齒參與切削的面積更多，銑削力更大

，而且刀尖容易崩刃

。在參數(shù)fz=0.05mm/齒，ap=3mm

，ae=4mm

，v=80m/min下

，使用R=0mm和R=3mm的2種相同牌號(hào)銑刀銑削TC4 時(shí)的銑削力測(cè)量曲線(xiàn)

。

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