钛合金切削刀具选用

钛合金切削中刀具材料选用及加工工艺介绍由于钛合金具有比重小，比强度与热强度高，热稳定性和抗腐蚀性好，可以显著地减轻产品重量，提高推重比、结构的抗热能力和可靠性，所以在航空、航天、石油、化工、造船等部门得到广泛应用，几年来，由于产品结构要求，我们在钛合金的切削加工工艺上进行了一些探索，下面就此作一介绍。钛合金简介钛合金是同素异构体，在低于882℃时呈密排六方晶体，称为α钛，在882℃呈体心六方晶体，称为p钛，随着添加其它合金元素的种类、数量不同，相变、温度及相分含量也逐渐改变，从而得到不同的钛合金，室温下可分为α、（α+β）、β型三种?基本组织，各组织对应的典型牌号有α钛：TA6―TA8；α+β：TCl―TCll；β钛；TBl―TB3。(1)影响钛合金切削加工性的因素钛及钛合金的切削加工，从切削的刀具耐用度、加工表面的质量及切屑形成和排屑的难易程度等方面来衡量，钛及钛合金属难加工材料。钛及钛合金的切削加工性比奥氏体不锈钢还差，退火或固溶处理的钛合金切削加工性优于高温合金，而经时效处理后的钛合金切削加工性和高温合金差不多。钛合金切削加工性差主要有以下原因：①导热、导温系数小，切削温度高。钛合金的导热系数平均是工业纯钛的一半，导温系数分别为铁和铝的1／4和1／16，因此在相同的切削条件下，钛合金的切削温度比45钢高1倍以上。②切削变形系数小，单位面积上的切削力大。钛合金的切削变形系数小于1或接近1，钛合金切屑被主切削刃切离后，立即向上翻卷，使切屑与刀具前刀面接触减少，刀具单位面积上所承受的压力要比一般钢材大得多，切削温度急剧上升。③化学活性大。钛合金在300℃以上高温下极易与刀具材料“亲和”，产生严重的粘刀现象o(2)刀具材料的选择切削加工钛合金的刀具材料，要求抗变强度高、硬度高、韧性好、热硬性好、耐磨性好，还要散热好，决不能用含钛的刀具材料，因为含钛的刀具材料在高温下很容易与钛合金亲和，加剧刀具磨损。切削刀具要求刀面表面光洁，刃口锋利。对多刃刀具，应控制切削刃的跳动量。常用切削钛合金的刀具材料见表1。综合因素探讨影响钛合金切削加工的因素很多，要依据实际零件加工情况从各个方面进行综合分析，找出最佳途径。下面介绍一下在加工TA7、TC4材料零件中采取的几点措施。(1)切削机床、夹具的选择切削加工钛合金应选择刚性好、功率大、具有大的变速范围和进给范围的机床，以便于调整切削参数。切削加工前认真调整机床导轨间隙，或单独使用某一方向进给加工时，最好将另一方向的螺母锁紧，减少机床振动；夹具刚性要好，使用圆工作台时，应将其间隙调好，螺母锁紧。(2)切削用量、刀具几何参数选择切削加工钛合金时，应重点考虑钛合金切削时会产生较高温度的因素，由于切削温度高，刀具磨损加快。切削温度一般取值为：硬质合金刀具切削温度应控制在600―800℃，高速钢刀具切削温度控制在450―560℃的范围内，还要严格控制切削用量，特别是切削速度不能高。在实际加工中要根据具体材料和不同加工工序进行选择，并使用充足的切削液，提高切削效率。切削钛合金刀具的几何参数见表2。表1常用切削钛合金的刀具材料牌号抗弯强度σbb（MPA）硬度HRA（≥）刀具种类YC6132091．0车刀、镗刀、铣刀、钻头、铰刀YC8174189车刀、镗刀、铣刀、钻头、铰刀、螺纹刀具、拉刀Y330196090．5铣刀、钻头、铰刀、拉刀W12Cx4V4Mo320066-67车刀、铣刀、成型铣刀、钻头、铰刀、丝锥、拉刀W12M03Cr4V3C05Si2844-333466―69车刀、铣刀、成型铣刀、钻头、铰刀、螺纹刀具、拉刀W6M05Cx4V2A14511-460965-69车刀、铣刀、成型铣刀、钻头、铰刀、螺纹刀具、拉刀、丝锥W10M04Cr4V3A12452-313866―69铣刀、钻头、铰刀W2M09Cr4VC081765-235466-69车刀、铣刀、成型铣刀、螺纹刀具、拉刀、丝锥表2切削钛合金刀具的几何参数（供参考）刀具材料类型前角轴向前角径向前角主偏角后角副后角副偏角刃倾角螺旋角高速钢车刀6°--12°45°--90°5°--8°5°--15°0°--5°硬质合金车3°--7°45°--90°8°--12°15°0°--5°刀端铣刀0°5°--8°13°--17°12°--60°8°--12°5°--8°6°--10°硬质合金立铣刀10°--12°12°5°--8°3°--5°30°高速钢立铣刀15°--18°6°--10°1°--10°35°--45°高速钢盘铣刀0°10°