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鈦合金CNC加工廠家解析鈦合金切削加工性能

作者:點擊:522 發(fā)布時間:2023-07-12

關于鈦合金以其強度高、機械性能好和耐腐蝕性能強等特點在航空制造業(yè)中的應用越來越廣泛,隨著鈦合金在飛機上所占比重的不斷增加,鈦合金航空結構件的數(shù)控加工效率對航空制造企業(yè)的影響也越來越大。

鈦合金屬于難加工材料,其相對切削性為0.15~0.25,加工效率僅為鋁合金的百分之10,因此鈦合金航空結構件的低加工效率嚴重制約了現(xiàn)代飛機的批量生產。實現(xiàn)鈦合金航空結構件的高 效加工成為了航空制造企業(yè)、數(shù)控設備制造商和刀具制造商共同關注的話題。

鈦合金CNC加工廠家解析鈦合金切削加工性能

1、鈦合金切削加工性能

鈦合金具有機械性能好、抗腐蝕性能強以及比重小等特點。但是在加工中,鈦合金的切削加工性能很差,主要表現(xiàn)在以下幾個方面:

(1)大切削力。鈦合金材料強度高,在切削時產生的切削阻力大,導致切削刃口產生大量的切削熱;

(2)導熱率低。鈦合金熱擴散率低,大量的切削熱集中在切削區(qū)域;

(3)刀尖應力大。鈦合金的塑性低,加工產生的切屑ji易彎曲,導致切屑與前刀面的接觸長度短,因此切削刃上單位面積存力增 大,造成刀尖部位應力集中;

(4)摩擦力大。鈦合金的彈性模量小,造成前、后刀面的摩擦加劇;

(5)化學活潑性高。鈦元素在高的切削溫度下,很容易與空氣中的氫、氧、氮等氣體發(fā)生化學反應,形成表面硬層,加速刀具磨損。

2、鈦合金高 效加工設備

為了滿足鈦合金結構件的高 效加工,新型的鈦合金加工設備呈現(xiàn)出如下發(fā)展趨勢:

(1)大扭矩。鈦合金強度高,加工中切削力非常大,鈦合金加工機床的一個明顯特點就是主軸扭矩和擺角扭矩大。

(2)電主軸的應用。大功率、大扭矩的電主軸已應用于鈦合金加工?! ?/p>

(3)臥式加工中 心應用于鈦合金加工。臥式加工中 心排屑方便,有利于提高加工效率和加工質量,可交換工作臺易于實現(xiàn)多工位加工并組建柔性生產線,提高設備利用率。

(4)高壓內冷。鈦合金加工中切削熱集中在刀尖,易造成刀具磨損或損壞,高壓內冷可準確噴到切削區(qū)域帶走切削熱。

3、鈦合金高 效加工刀具

鈦合金的切削加工性較差,傳統(tǒng)加工方式切削速度一般不超過60m/min。鈦合金的粗加工主要是以大切深、低轉速、低進給的方式來獲得zui大的金屬去除率;精加工采用PVD涂層硬質合金刀具進行小切寬、大切深的高速銑削獲得高 效切削。因此鈦合金加工刀具主要圍繞如何在強 力切削時避免振顫、減小切削力和降低切削溫度等方面進行改進。

4、鈦合金高 效加工刀具

(1)鈦合金面銑加工:對鈦合金零件進行面銑加工時,采用小切深、大進給的銑削方式獲得高 效加工。大進給銑削的原理是通過減小刀具主偏角,使刀具在很高的進給下仍然能保持很小的切屑厚度,以減小高進給時的切削力,實現(xiàn)在低切削速度下獲得很大的進給量,增加單位切深下的金屬切除率。同時切削力部分垂直向上,切向力較小,消耗的功率也較小,該加工方法對機床的功率和剛性要求不高,應用非常廣泛。

(2)鈦合金槽腔加工:槽腔是鈦合金航空結構件的一個主要特征,材料去除率高,工作量大,因此槽腔加工是實現(xiàn)鈦合金零件高 效加工的關鍵(見圖1)。大切深、低轉速、低進給的強 力切削以獲得zui大金屬去除率是鈦合金粗加工的有效方法。目前粗加工鈦合金的強 力銑削刀具以玉米銑刀的效率zui高而得到廣泛采用。


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