钛合金的切削加工及专用涂层刀具的设计+CAD图纸(3)
(3)单位面积上切削力过大:因为钛合金材料的弹性模量很小,加工时径向力的影响很大,因此会引发振动、增加刀具磨损速度且影响零件的精度。还有主切削力小,相对于切削钢材时小20%,因为切削加工时切削与刀面的摩擦时间很短,单位面积上的切削力就对应的非常大,因此容易造成崩刃等不良后果。
(4)冷硬现象严重:切削加工钛合金时的一个非常重要特点,冷硬现象不但会大大减少零件的疲劳强度,而且可以增加刀具钝化。因为钛的化学活性高,其在切削加工过程中的塑性变形将会导致表面硬化同时在切削温度很好地情况下,钛合金常常会吸收大气中的氮和氧,从而氧化成脆而硬的外壳。
(5)刀具易磨损:由于钛合金很强的化学亲和力,在高温切削环境与单位面积切削力很大的情况下,很容易与刀具产生粘结而致使刀具磨损。另外毛坯经过锻造、冲压、热轧等方法加工后,容易吸收氧和氮从而形成脆而硬的不规则外皮,这种现象很容易导致崩刃,因此切削表皮也成为切削钛合金最难的一道工序。车削加工钛合金时,前刀面经常比后刀面磨损严重。当f<0.2 mm/r时,前刀面会出现磨损,当进给量f<0.1 mm/r时,磨损基本是在后刀面上;当使用硬质合金刀具进行精加工和半精加工是,后刀面的钝化以VBmax<0.4 mm交恰当。
在加工钛合金Ti6Al4V的时候,在机床和刀具参数能够承受的情况下,切削力不是影响刀具寿命的最主要因素,影响其寿命的是切削温度。在铣削加工中,钛合金的刀刃系数低这一特点十分重要,当切屑与刀具接触时间段而切削热又散发不出去的情况下,切削热会聚集在切削刃与切削变形区之间的小范围内,加工时热量聚集产生极高的切削温度,因此会大大减少刀具的切削寿命。
1.3 选题背景
随着新技术革命浪潮 的推进，继合金钢和金属铝之后，新崛起的第三金属——钛，越来越多 图1-１ 战斗机中的钛合金构件
地渗透到工业、技术和科学的各个领域，它的魅力向人类展示了它的美好前景。
钛合金由于具有比重小、强度高、 耐高温、抗腐蚀等优良特性，一直是航空航天飞行器的主要结构材料。随着钛合金应用技术日益成熟，钛合金不但在航空航天器械零部件中的应用比重越来越大，而且被广泛用于石油、化工、造船、医疗、兵器、汽车等各 个领域。钛合金虽具备很多优良性能，但其切削加工性差，刀具极易损坏，因此也一定程度上制约了钛合金的发展。国内专家学者也一直在探索如何优化包括刀具基体材料、几何角度设计、涂层、切削参数等方面来提高钛合金加工效率与刀具寿命。