钛合金的切削加工及专用涂层刀具的设计+CAD图纸(2)
④ 对于Φ3的中心钻 18
2.4.4 铣刀切削参数的设定与计算 19
① 对于Φ8的立铣刀 19
② 对于Φ20的立铣刀 20
2.4.5 车刀角度的验算 21
3 结论 24
致谢 25
参考文献 26
1绪论
1.1 钛合金简介
20世纪50年代,在这段时间内发展起来了一种十分重要的结构金属,那就是钛。钛合金具有优良的性能,也正好可以解决机械工业发展而材料性能根不上这个现状。钛合金被广泛用于各个机械加工领域是因为耐热性高、耐蚀性好、强度高等特点。钛合金材料的重要性上世纪已经被世界上许多国家所意识到,并已经进行了大量的研究和开发,因此钛也得到了相当广泛的实际应用。20世纪50~60年代,航空发动机的基体用的结构钛合金与发动机用的高温钛合金得到大步发展,耐腐蚀钛合金开发是在70年代,耐腐蚀钛合金和高强度钛合金进一步发展是在90年代。钛产量中约80%用于航空和宇航工业。
1.2 钛合金的分类
钛合金是以钛元素与其他元素相互作用而形成的一种合金。钛是一种同素异构体,它的熔点为1668℃,根据固态温度不同而分为两种种类:当温度在882℃以上时呈体心立方晶格结构,称为β钛;当温度低于882℃时呈密排优尔方晶格结构,称为α钛。钛因为以上两种种类,在其基础上添加一定的其它元素,以改变相分含量与相变温度来得到不同组织的钛合金。常温下,钛有三种种类,那是因为钛合金有三种基体组织,分别为:α,β和α+β合金。中国国内分别表示为TA、TB、TC。
α钛合金:不管在什么温度下,无论是在高温下还是常温下都是一种单相合金,即α相。它的抗氧化能力超强,组织相对稳定,而且耐磨性也高于纯钛。不但能进行热处理强化,常温下强度不够。在500℃~600℃时,依旧能够保持抗蠕变性能和强度。
β钛合金:它是一种单相合金由β相固溶体组成,在没有热处理前已经具有很高的强度,当淬火、时效处理后钛合金性能得到很大的强化,常温下强度可达到1372~1666MPa。但它不能在高温环境下工作,因为高温环境下稳定性很低。
α+β钛合金:它不同于其他两种单相合金,它是一种双相合金。它具有良好的韧性、高温变形能力、塑性、组织稳定性好,能很好地进行热压力工作,也可以通过淬火与时效处理来强化合金。高温下强度良好,能够长期在400℃~500℃的温度下稳定工作,退火状态的强度比热处理后低50%~100%。
α+β钛合金和α钛合金是三种钛合金种最常见、使用最多的。α钛合金的切削性能最优,α+β钛合金稍差。三种钛合金α钛、β钛、α+β钛的代号分别对应为TA、TB、TC。
按照作用,钛合金可以分为以下五大类:高强合金、低温合金、耐热合金、耐腐蚀合金(钛-钼,钛-钯合金等)以及特殊功能合金比如钛-镍记忆合金和钛-铁贮氢材料等。
钛合金的切削性能主要是由钛合金本身的物理、力学、化学性能综合影响。各种性能的影响也可以总结,比如当其硬度小于HB300的时候就会经常出现粘刀现象,当其硬度大于H350的时候就会难以切削加工。钛合金有如下切削特点：
(1)变形系数小:钛合金切削时产生切屑在前刀面上滑动摩擦的距离大大增加,加速刀具钝化。钛合金的变形系数小于等于1,这也是切削钛合金使用的刀具钝化加速的原因之一。
(2)切削温度高:在同样的加工条件下,切削温度可以比切削45号钢时高出超过一倍。因为钛合金的导热系数很小(只有于45号钢的1/5~1/7),切屑与刀具前刀面的摩擦距离非常短,切削时热不易散出,切削热集中在切削区和切削刃之间的小范围区域内,致使切削温度非常高。