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鈦板、鈦環等鈦合金材料的特性及切削加工六步法

發布日期:2020-04-16  瀏覽次數:190
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  一、鈦合金的材料特性
  鈦合金產品的比強度在金屬結構材料中是很高的,它的強度與鋼材相當,但其重量僅為剛材的57% 。另外,及其合金的耐熱性強,在500℃的大氣中仍能保持良好的強度和穩定性,短時間工作溫度甚至還可以高些。鈦合金具有比重小、熱強度高、熱穩定性和抗腐蝕性好等特性,但該材料切削加工困難、加工效率低。所以怎么樣攻克鈦合金加工難,效率低得困難一直是我們的難題。
  二、鈦合金的切削加工
  1、車削
  鈦合金產品車削易獲得較好的表面粗糙度,加工硬化不嚴重,但切削溫度高,刀具磨損快。針對這些特點,主要在刀具、切削參數方面采取以下措施:
  刀具材料:根據工廠現有條件選用YG6,YG8,YG10HT。
  刀具幾何參數:合適的刀具前后角、刀尖磨圓。
  較低的切削速度, 適中的進給量,較深的切削深度,充分冷卻,車外圓時刀尖不能高于工件中心,否則容易扎刀,精車及車削薄壁件時,刀具主偏角要大,一般為75~90°。
  2、銑削
  鈦合金產品銑削比車削困難,因為銑削是斷續切削,并且切屑易與刀刃發生粘結,當粘屑的刀齒再次切入工件時,粘屑被碰掉并帶走一小塊刀具材料,形成崩刃,極大地降低了刀具的耐用度。金屬加工微信,內容不錯,值得關注。因此對鈦合金銑削采取了3點措施:
  銑削方式:一般采用順銑。刀具材料:高速鋼M42。從工件裝夾及設備方面提高工藝系統剛性。
  這里需要特別指出的是:一般合金鋼的加工均不采用順銑,因機床絲杠、螺母間隙的影響,順銑時,銑刀作用在工件上,在進給方向上的分力與進給方向相同,易使工件臺產生間隙性竄動,造成打刀。對順銑而言,刀齒一開始切入就碰到硬皮而導致刀具破損。但由于逆銑切屑是由薄到厚,在最初切入時刀具易與工件發生干摩擦,加重刀具的粘屑和崩刃,就鈦合金而言,后一矛盾顯得更為突出。
  此外,為使鈦合金順利銑削,還應注意以下幾點:相對于通用標準銑刀,前角應減小,后角應加大。;銑削速度宜低。;盡量采用尖齒銑刀,避免使用鏟齒銑刀;刀尖應圓滑轉接;大量使用切削液。;為提高生產效率,可適當增加銑削深度與寬度,銑削深度一般粗加工為1.5~3.0mm,精加工為0.2~0.5mm。
  3、磨削
  磨削鈦合金零件常見的問題是粘屑造成砂輪堵塞以及零件表面燒傷。其原因是鈦合金的導熱性差,使磨削區產生高溫,從而使鈦合金與磨料發生粘結、擴散以及強烈的化學反應。粘屑和砂輪堵塞導致磨削比顯著下降,擴散和化學反應的結果,使工件被磨表面燒傷,導致零件疲勞強度降低,這在磨削鈦合金鑄件時更為明顯。
  為解決這一問題,采取的措施是:選用合適的砂輪材料:綠碳化硅TL。稍低的砂輪硬度:ZR1。較粗的砂輪粒度:60。稍低的砂輪速度:10~20m/s。稍小的進給量,用乳化液充分冷卻。
  4、鉆削
  鈦合金鉆削比較困難,常在加工過程中出現燒刀和斷鉆現象。這主要是由于鉆頭刃磨不良、排屑不及時、冷卻不佳以及工藝系統剛性差等幾方面原因造成的。因此,在鈦合金鉆削加工中須注意以下幾點:刀具材料:高速鋼M42,B201或硬質合金。合理的鉆頭刃磨:加大頂角、減少外緣前角、增大外緣后角,倒錐加至標準鉆頭的2~3倍。勤退刀并及時清除切屑,注意切屑的形狀和顏色。如鉆削過程中切屑出現羽狀或顏色變化時,表明鉆頭已鈍,應及時換刀刃磨。
  加足切削液:一般用豆油,必要時可加法國OLTIP鉆孔攻絲專用油。提高工藝系統剛性:鉆模應固定在工作臺上,鉆模引導宜貼近加工表面,盡量使用短鉆頭。還有一個值得注意的問題是:當采取手動進給時,鉆頭不得在孔中不進不退,否則鉆刃摩擦加工表面,造成加工硬化,使鉆頭變鈍。
  5、鉸削
  鈦合金鉸削時刀具磨損不嚴重,使用硬質合金和高速鋼鉸刀均可。工廠常用的有W18Cr4V,M42,YW1,YG8,YG10HT等。使用硬質合金鉸刀時,要采取類似鉆削的工藝系統剛度,防止鉸刀崩刃。金屬加工微信,內容不錯,值得關注。鈦合金鉸孔時出現的主要問題是鉸孔不光,可采取以下解決措施:用油石修窄鉸刀刃帶寬度,以免刃帶與孔壁粘結,但要保證足夠的強度,一般刃寬在0.1~0.15mm為好。
  切削刃與校準部分轉接處應為光滑圓弧,磨損后要及時修磨,并要求各齒圓弧大小一致;必要時可加大校準部分倒錐;兩次鉸削。粗鉸余量0.1mm,精鉸余量一般小于0.05mm;主軸轉速60r/min;鉸完退刀時,手鉸不能反轉退出,機鉸應不停車退出鉸刀。
  6、攻絲
  鈦合金產品攻絲,特別是M6mm以下的小孔攻絲相當困難。主要因為切屑細小,易與刀刃及工件粘結,造成加工表面粗糙度值大,扭矩大。攻絲時絲錐選用不當及操作不當極易造成加工硬化,加工效率極低并時有絲錐折斷現象。其解決辦法如下:
  優先選用一絲到位的跳牙絲錐,齒數應較標準絲錐少,一般為2~3齒。切削錐角宜大,錐度部分一般為3~4扣螺紋長度。為便于排屑,還可在切削錐部分磨出負傾角。盡量選用短絲錐以增加絲錐剛性。絲錐的倒錐部分應較標準的適當加大,以減少絲錐與工件的摩擦。
  加工螺紋底孔時,先粗鉆再用擴孔鉆擴孔,以減小底孔的加工硬化。對于螺距為0.7~1.5mm的螺紋,底孔尺寸可加工到國標規定的標準螺紋底孔的上差并允許再加大0.1mm。
  如果不受螺孔位置及工件形狀限制,盡量采用機攻,避免手工攻絲進給不勻、中途停頓而造成的加工硬化。
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