一种提高高强钛合金切削性能的加工方法

文档序号:123405 发布日期:2021-10-22 浏览:33次 >En<

阅读说明:本技术 一种提高高强钛合金切削性能的加工方法 (Processing method for improving cutting performance of high-strength titanium alloy ) 是由 黄朝文 杨江 万明攀 李伟 谭元标 石维 赵飞 任县利 于 2021-06-30 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种提高高强钛合金切削性能的加工方法,涉及钛合金切削性能提高技术领域,包括依据加工材料进行刀具选型,避免采用含钛复合金属刀具,不同材料的刀具有特定的适应加工范围,其寿命也存在差异,可根据被加工材料的特性进行刀具材料的选型,以保证刀具材料与工件材料的切削性能要合理匹配。通过采用良好的刀具选型以及处理方法,实际刀具适用性良好,且实际通过切削刀具进行切削工作时的切削性能以及切削效率高,此外通过采用良好的高强钛合金切削工作时的性能提升方法,实际刀具的耐用性以及整体切割效果良好,同时不会产生严重的粘刀现象,不容易引起刀具强烈的粘着磨损,还提高了刀具的使用寿命。(The invention provides a processing method for improving the cutting performance of a high-strength titanium alloy, which relates to the technical field of improvement of the cutting performance of the titanium alloy. By adopting the good cutter type selection and processing method, the practical cutter has good applicability, the cutting performance and the cutting efficiency are high when the cutting operation is actually carried out through the cutting cutter, in addition, by adopting the good performance improvement method when the high-strength titanium alloy is used for cutting operation, the durability and the whole cutting effect of the practical cutter are good, meanwhile, the serious cutter sticking phenomenon can not be generated, the strong sticking abrasion of the cutter can not be easily caused, and the service life of the cutter is also prolonged.)

一种提高高强钛合金切削性能的加工方法

技术领域

本发明涉及钛合金切削性能提高技术领域,具体为一种提高高强钛合金切削性能的加工方法。

背景技术

钛合金由于其比重小、比强度高、热稳定性和抗腐蚀性好等特性,被广泛用于航空、航天、海洋、装甲车、原子能和化学工业中。但因该材料强度高、韧性好、导热差等因数,导致该材料的切削加工非常困难,加工过程一方面极易出现粘刀引起刀具的粘着磨损,而且较高的回弹性能易导致崩刃,从而严重降低刀具的使用寿命,另一方面,高强钛合金切削加工过程发热严重引起加工表面氧化的现象,严重降低材料的表面加工质量。由此,高强钛合金的切削加工效率低、表面质量差、容易崩刃等一直以来是材料及机械工作者努力解决的关键技术难题。随着先进制造技术愈来愈广泛地应用于制造业,高速切削技术应用于高强钛合金的切削加工显现出了明显的优越性。

目前,现有提高高强钛合金切削性能的加工方法,缺乏良好的刀具选型以及处理方法,实际刀具适用性一般,且实际通过切削刀具进行切削工作时的切削性能以及切削效率不高,此外缺乏良好的高强钛合金切削工作时的性能提升方法,实际刀具的耐用性以及整体切割效果不佳,同时会产生严重的粘刀现象,容易引起刀具强烈的粘着磨损,严重降低刀具使用寿命。

为此,我们研发出了新的一种提高高强钛合金切削性能的加工方法。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足,本发明提供了一种提高高强钛合金切削性能的加工方法,解决了上述问题。

(二)技术方案

为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:包括以下具体步骤:

S1.依据加工材料进行刀具选型,避免采用含钛复合金属刀具,不同材料的刀具有特定的适应加工范围,其寿命也存在差异,可根据被加工材料的特性进行刀具材料的选型,以保证刀具材料与工件材料的切削性能要合理匹配,选择刀具需要考虑刀具材料具有一定的韧性,避免刀具崩刃现象产生,造成刀具过快报废,通常可选用YG6X刀片、涂层硬质合金刀具、聚晶金刚石刀具与聚晶立方氮化硼刀具等;

S2.通过刀具外形结构优化提升切削性能,根据实际的高强钛合金切削要求,进行刀具外形的适应性调节加工,切削难加工材料时,适宜刀具的几何形状有助于充分发挥刀具的切削性能,提高切削效率,刀具的主要几何参数有前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角和刀尖圆角半径等,可针对以上参数修改需求进行刀具外形修整;

S3.高强钛合金切削工作时,应保证良好的切削温度,实际进行高强钛合金切削工作时,由于高强钛合金的导热性能一般,应增大切屑与前刀面的接触面积,实际切削温度应保证为切削45钢的0.8-1.2倍,避免切削温度高导致的钛合金切削加工性差;

S4.高强钛合金切削工作时,由于钛合金在600摄氏度以上时,会与空气中的气体发生剧烈的化学反应,吸收气体后钛合金表面的硬度明显上升,此外钛与氧、氮产生间隙固溶体,对刀具有强烈的磨损作用,所以应在真空车间进行高强钛合金切削工作;

S5.高强钛合金切削工作时,需要进行低速的切削工作,切削速度的降低可以良好的避免整体切削温度过高,进而加剧刀具的磨损以及钛合金与氢氧发生反应,进而造成加工表面强化,并采用刀尖在硬化层以下切削,并保持切削温度为750摄氏度至850摄氏度之间,并时,以保持进给量为0.15~0.42mm/r,取切削速度v=41~63m/min。

优选的,所述钛合金回弹量大,后刀面与加工表面接触面积大,为减少后刀面与加工表面间的摩擦,需加大后角,从实际刀具耐用度角度考虑,其后角应介于14°-16°之间,用于提升车刀的耐用度。

优选的,所述高强钛合金切削工作,可此调节高强钛合金切削温度,此为是钛合金加工性差的主要因素,可通过改变工件的切削温度改善其切削加工性能,钛合金利于采用低温切削加工,可通过低温干式切削进行低温切削钛合金,是绿色、可行、经济的。

优选的,所述高强钛合金切削工作时,由于钛的亲和性大、切削温度高、刀具与切屑单位面积上的压力大,加上回弹量等诸多因素综合影响,切削时,钛屑及被切表层与刀具材料咬合,产生严重的粘刀现象,容易引起刀具强烈的粘着磨损,此时可以加工普通的圆柱铣刀,对加工不同参数的铣刀,改变控制器的相应参数即可解决多品种、多规格锥铣刀生产问题的同时,也为此类刀具加工所用机床的选择和改造提供了科学的理论依据和实践经验。

(三)有益效果

本发明提供了一种提高高强钛合金切削性能的加工方法。具备以下有益效果:

1、该一种提高高强钛合金切削性能的加工方法,通过采用良好的刀具选型以及处理方法,实际刀具适用性良好,且实际通过切削刀具进行切削工作时的切削性能以及切削效率高。

2、该一种提高高强钛合金切削性能的加工方法,通过采用良好的高强钛合金切削工作时的性能提升方法,实际刀具的耐用性以及整体切割效果良好,同时不会产生严重的粘刀现象,不容易引起刀具强烈的粘着磨损,还提高了刀具的寿命。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

实施例:

本发明实施例提供一种提高高强钛合金切削性能的加工方法,其特征在于:包括以下具体步骤:

S1.依据加工材料进行刀具选型,避免采用含钛复合金属刀具,不同材料的刀具有特定的适应加工范围,其寿命也存在差异,可根据被加工材料的特性进行刀具材料的选型,以保证刀具材料与工件材料的切削性能要合理匹配,选择刀具需要考虑刀具材料具有一定的韧性,避免刀具崩刃现象产生,造成刀具过快报废,通常可选用YG6X刀片、涂层硬质合金刀具、聚晶金刚石刀具与聚晶立方氮化硼刀具等;

S2.通过刀具外形结构优化提升切削性能,根据实际的高强钛合金切削要求,进行刀具外形的适应性调节加工,切削难加工材料时,适宜刀具的几何形状有助于充分发挥刀具的切削性能,提高切削效率,刀具的主要几何参数有前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角和刀尖圆角半径等,可针对以上参数修改需求进行刀具外形修整;

S3.高强钛合金切削工作时,应保证良好的切削温度,实际进行高强钛合金切削工作时,由于高强钛合金的导热性能一般,应增大切屑与前刀面的接触面积,实际切削温度应保证为切削45钢的0.8-1.2倍,避免切削温度高导致的钛合金切削加工性差;

S4.高强钛合金切削工作时,由于钛合金在600摄氏度以上时,会与空气中的气体发生剧烈的化学反应,吸收气体后钛合金表面的硬度明显上升,此外钛与氧、氮产生间隙固溶体,对刀具有强烈的磨损作用,所以应在真空车间进行高强钛合金切削工作;

S5.高强钛合金切削工作时,需要进行低速的切削工作,切削速度的降低可以良好的避免整体切削温度过高,进而加剧刀具的磨损以及钛合金与氢氧发生反应,进而造成加工表面强化,并采用刀尖在硬化层以下切削,并保持切削温度为750摄氏度至850摄氏度之间,并时,以保持进给量为0.15~0.42mm/r,取切削速度v=41~63m/min。

实施例二:

本实施例与实施例一的不同之处在于:钛合金回弹量大,后刀面与加工表面接触面积大,为减少后刀面与加工表面间的摩擦,需加大后角,从实际刀具耐用度角度考虑,其后角应介于14°-16°之间,用于提升车刀的耐用度,高强钛合金切削工作,可此调节高强钛合金切削温度,此为是钛合金加工性差的主要因素,可通过改变工件的切削温度改善其切削加工性能,钛合金利于采用低温切削加工,可通过低温干式切削进行低温切削钛合金,是绿色、可行、经济的,所述高强钛合金切削工作时,由于钛的亲和性大、切削温度高、刀具与切屑单位面积上的压力大,加上回弹量等诸多因素综合影响,切削时,钛屑及被切表层与刀具材料咬合,产生严重的粘刀现象,容易引起刀具强烈的粘着磨损,此时可以加工普通的圆柱铣刀,对加工不同参数的铣刀,改变控制器的相应参数即可解决多品种、多规格锥铣刀生产问题的同时,也为此类刀具加工所用机床的选择和改造提供了科学的理论依据和实践经验。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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