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钛合金切削中刀具材料选用及加工工艺介绍 |
| 来源：信息中心 时间：2009-2-1 10:10:45 |
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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。
1 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a钛，在882℃呈体心六方晶体，称为b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a、(a+ b) 、b型三种基本组织，各组织对应的典型牌号有a钛：TA6～TA8：a+ b：TC1～TC11： b钛：TB1～TB3。
- 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：
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
表1 常用切削钛合金的刀具材料
| 牌号 |
抗弯强度sbb
(MPa) |
硬度≥
(HRA) |
刀具种类 |
| YG6 |
1320 |
91.0 |
车刀、镗刀、铣刀、钻头、铰刀
|
| YG8 |
1741 |
89 |
车刀、镗刀、铣刀、钻头、铰刀、螺纹刀具、拉刀 |
| Y330 |
1960 |
90.5 |
铣刀、钻头、铰刀、拉刀 |
| W12Cr4V4Mo |
3200 |
66～67 |
车刀、铣刀、成型铣刀、钻头、铰刀、丝锥、拉刀 |
| W12Mo3Cr4V3Co5Si |
2844～3334 |
66～69 |
车刀、铣刀、成型铣刀、钻头、铰刀、螺纹刀具、拉刀 |
| W6Mo5Cr4V2Al |
4511～4609 |
65～69 |
车刀、铣刀、成型铣刀、钻头、铰刀、螺纹刀具、拉刀、丝锥 |
| W10Mo4Cr4V3Al |
2452～3138 |
66～69 |
铣刀、钻头、铰刀 |
| W2Mo9Cr4VCo8 |
1765～2354 |
66～69 |
车刀、铣刀、成型铣刀、螺纹刀具、拉刀、丝锥 |
</CAPTION>
<TBODY>
<TR align=middle>
<TH>刀具材料类型</TH>
<TH>前角</TH>
<TH>轴向前角</TH>
<TH>径向前角</TH>
<TH>主偏角</TH>
<TH>后角</TH>
<TH>副后角</TH>
<TH>副偏角</TH>
<TH>刃倾角</TH>
<TH>螺旋角</TH></TR>
<TR align=middle>
<TD>高速钢车刀</TD>
<TD>6°～12°</TD>
<TD> </TD>
<TD> </TD>
<TD>45°～90°</TD>
<TD>5°～8°</TD>
<TD> </TD>
<TD>5°～15°</TD>
<TD>0°～5°</TD>
<TD> </TD></TR>
<TR align=middle>
<TD>硬质合金车刀</TD>
<TD>3°～7°</TD>
<TD> </TD>
<TD> </TD>
<TD>45°～90°</TD>
<TD>8°～12°</TD>
<TD> </TD>
<TD>15°</TD>
<TD>0°～5°</TD>
<TD> </TD></TR>
<TR align=middle>
<TD>端铣刀</TD>
<TD>0°</TD>
<TD>5°～8°</TD>
<TD>-13°～17°</TD>
<TD>12°～60°</TD>
<TD>8°～12°</TD>
<TD>5°～8°</TD>
<TD>6°～10°</TD>
<TD> </TD>
<TD> </TD></TR>
<TR align=middle>
<TD>硬质合金立铣刀</TD>
<TD>10°～12°</TD>
<TD> </TD>
<TD> </TD>
<TD> </TD>
<TD>12°</TD>
<TD>5°～8°</TD>
<TD>3°～5°</TD>
<TD> </TD>
<TD>30°</TD></TR>
<TR align=middle>
<TD>高速钢立铣刀</TD>
<TD> </TD>
<TD> </TD>
<TD> </TD>
<TD> </TD>
<TD>15°～18°</TD>
<TD>6°～10°</TD>
<TD>1°～10°</TD>
<TD> </TD>
<TD>35°～45°</TD></TR>
<TR align=middle>
<TD>高速钢盘铣刀</TD>
<TD>0°</TD>
<TD> </TD>
<TD> </TD>
<TD> </TD>
<TD> </TD>
<TD> </TD>
<TD> </TD>
<TD>10°</TD>
<TD> </TD></TR></TBODY>
<TABLE cellSpacing=0 borderColorDark=#ffffff cellPadding=0 width=600 bgColor=#e5ebba borderColorLight=#006600 border=1>
<CAPTION>表3 切削钛合金刀具的几何参数(供参考)</CAPTION>
<TBODY>
<TR align=middle>
<TH rowSpan=2>刀具类型</TH>
<TH rowSpan=2>刀具材料</TH>
<TH rowSpan=2>工件材料sb<BR>(MPa)</TH>
<TH colSpan=4>粗铣氧化皮</TH>
<TH colSpan=4>粗铣</TH>
<TH colSpan=4>精铣</TH>
<TH rowSpan=2>冷却液</TH></TR>
<TR align=middle>
<TH>切削速度<BR>(m/min)</TH>
<TH>每齿进给量<BR>(mm)</TH>
<TH>轴向切深<BR>(mm)</TH>
<TH>径向切深<BR>(mm)</TH>
<TH>切削速度<BR>(m/min)</TH>
<TH>每齿进给量<BR>(mm)</TH>
<TH>轴向切深<BR>(mm)</TH>
<TH>径向切深<BR>(mm)</TH>
<TH>切削速度<BR>(m/min)</TH>
<TH>每齿进给量<BR>(mm)</TH>
<TH>轴向切深<BR>(mm)</TH>
<TH>径向切深<BR>(mm)</TH></TR>
<TR align=middle>
<TD rowSpan=2>端铣刀</TD>
<TD rowSpan=2>硬质合金</TD>
<TD>≤1000</TD>
<TD>18～24</TD>
<TD>0.06～0.12</TD>
<TD rowSpan=2>大于氧化皮深度</TD>
<TD>≤0.6D</TD>
<TD>24～37</TD>
<TD>0.10～0.15</TD>
<TD>1.5～6</TD>
<TD>≤0.6D</TD>
<TD>30～45</TD>
<TD>0.04～0.08</TD>
<TD>0.2～0.50</TD>
<TD> </TD>
<TD>乳化液、磨削液</TD></TR>
<TR align=middle>
<TD>>1000</TD>
<TD>15～20</TD>
<TD>0.05～0.10</TD>
<TD> </TD>
<TD>20～24</TD>
<TD>0.08～0.12</TD>
<TD>1.5～6</TD>
<TD> </TD>
<TD>24～30</TD>
<TD>0.04～0.06</TD>
<TD> </TD>
<TD> </TD>
<TD> </TD></TR>
<TR align=middle>
<TD>立铣刀</TD>
<TD>硬质合金</TD>
<TD> </TD>
<TD>29～37</TD>
<TD>0.03～0.06</TD>
<TD>大于氧化皮深度</TD>
<TD> </TD>
<TD>30～38</TD>
<TD>0.08～0.13</TD>
<TD>10～30</TD>
<TD>1～4</TD>
<TD>47～75</TD>
<TD>0.06～0.08</TD>
<TD>0.5D～2D</TD>
<TD> </TD>
<TD> </TD></TR>
<TR align=middle>
<TD rowSpan=2>立铣刀</TD>
<TD rowSpan=2>高速钢</TD>
<TD>≤1000</TD>
<TD>5～10</TD>
<TD>0.1～0.13</TD>
<TD rowSpan=2>大于氧化皮深度</TD>
<TD rowSpan=2>大于氧化皮深度</TD>
<TD>10～19</TD>
<TD>0.1～0.13</TD>
<TD> </TD>
<TD>1～3</TD>
<TD>15～37</TD>
<TD>0.06～0.10</TD>
<TD> </TD>
<TD> </TD>
<TD> </TD></TR>
<TR align=middle>
<TD>>1000</TD>
<TD>4～8</TD>
<TD>0.1～0.13</TD>
<TD>8～15</TD>
<TD>0.1～0.13</TD>
<TD> </TD>
<TD> </TD>
<TD>8～15</TD>
<TD>0.04～0.08</TD>
<TD> </TD>
<TD> </TD>
<TD> </TD></TR>
<TR align=middle>
<TD rowSpan=2>三面刃铣刀</TD>
<TD rowSpan=2>高速钢</TD>
<TD>≤1000</TD>
<TD>7～14</TD>
<TD>0.06～0.08</TD>
<TD> </TD>
<TD>6</TD>
<TD>11～22</TD>
<TD>0.06～0.08</TD>
<TD>0.5D～2D</TD>
<TD>1.5～3</TD>
<TD>14～28</TD>
<TD>0.05～0.07</TD>
<TD> </TD>
<TD> </TD>
<TD> </TD></TR>
<TR align=middle>
<TD>>1000</TD>
<TD>6～12</TD>
<TD>0.06～0.08</TD>
<TD> </TD>
<TD>6</TD>
<TD>7～14</TD>
<TD>0.07～0.1</TD>
<TD> </TD>
<TD> </TD>
<TD>9～22</TD>
<TD>0.05～0.07</TD>
<TD> </TD>
<TD> </TD>
<TD> </TD></TR>
<TR>
<TD colSpan=16>注：D为铣刀直径</TD></TR></TBODY></DD>
<br /><br /><br />
</td>
</tr>
</table>
</td>
</tr>
</table>
<table width=)
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