鈦合金加工需專(zhuān)業(yè)的刀具加工--www.nmware.com
據(jù)飛機(jī)制造商反饋，現(xiàn)在使用鈦合金的工件比以往翻了二倍多。隨著鈦合金工件需求的增多，具有高耐溫性的Ti6Al4V合金、新興Ti5553(Ti-5Al-5Mo3Cr)材料，變得越來(lái)越重要了。
隨著鈦合金材料越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，刀具及其應(yīng)用技術(shù)也收到了更大挑戰(zhàn)。譬如航空航天工件的加工很有特點(diǎn)：工件壁薄，形狀復(fù)雜;深型腔銑加工工藝多。另外再高檔摩托車(chē)及醫(yī)療器械制造業(yè)中，鈦合金也常應(yīng)用在連接件等小型工件的制造。
以下三個(gè)因素嚴(yán)重影響鈦合金加工時(shí)的刀具壽命：非常低的熱傳導(dǎo)(Ti6Al4V=7.56W/mK;鋼Ck45=51.9W/mK)，相對(duì)較低的彈性模量(Ti6Al4V=110kN/mm2;鋼Ck45=210kN/mm2) 和鮮明的橡膠特性趨勢(shì)。切削刃主要集中在切削刃上，而不會(huì)像加工鋼件一樣被鐵屑帶走。由于切深相對(duì)較淺，所以在人口的很小區(qū)域上，必須能夠承載極高的熱負(fù) 荷和機(jī)械負(fù)荷。這就決定了必須采用冷卻液加工。較低的材料彈性模量非常容易引起震動(dòng)，同時(shí)也具有鮮明的橡膠特性趨勢(shì)，易使切削刃產(chǎn)生積屑瘤。所以切削速度 必須大幅下降。
加工難題：Ti5553
新材料Ti5553的出現(xiàn)使加工變得更糟。Ti6Al4V是一種平衡的阿爾法-貝塔微晶體結(jié)構(gòu)合金(阿爾法=六角形微晶結(jié)構(gòu)，貝塔=中央正 方體微晶結(jié)構(gòu))，而Ti5553則是一種接近于貝塔但更高階的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)不僅使合金更加耐熱，也使這種材料更加難以切削，并且Ti5553抗位強(qiáng)度接 近于900N/mm2。
對(duì)此，瓦爾特圓轉(zhuǎn)類(lèi)刀具研發(fā)經(jīng)理Josef Giessler強(qiáng)調(diào)：“專(zhuān)業(yè)的鈦合金加工需要優(yōu)化的刀具方案”。當(dāng)加工直徑在20~25mm/左右時(shí)，通常會(huì)使用整體硬質(zhì)合金刀具。為減少震動(dòng)和降低積 屑瘤的產(chǎn)生，刀具的設(shè)計(jì)極其重要，拋光的簽到面可以帶來(lái)極佳的切屑去除，使用AlCrN涂層，帶內(nèi)冷等都可以大大提高鈦合金加工的質(zhì)量和效率。
瓦爾特-普瑞特(Walter Prototyp)就已采用了這種解決方案：Duo Protostar Ti40/Ti45整體硬質(zhì)合金銑刀就具有上述特點(diǎn)。
在空客的一個(gè)項(xiàng)目中，Ti40刀具使一個(gè)Ti6Al4V材料工件的加工壽命增加了2倍。最高切削量達(dá)到了80cm3/分鐘(Vc=25m /分鐘)，并達(dá)到了HSS-E刀具加工的直徑32mm。新一代的整硬刀具在25mm加工直徑的情況下，創(chuàng)造了一個(gè)標(biāo)桿，達(dá)到了160~200cm3分鐘 (Vc=50-60m/分鐘)。對(duì)于HSS整體銑刀而言，其發(fā)展已達(dá)到了相對(duì)的階段高點(diǎn)。
瓦爾特的專(zhuān)家對(duì)于加工Ti5553進(jìn)行了進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)，目的是確定新一代的刀具如何應(yīng)對(duì)更復(fù)雜的加工。
此次使用的材料抗拉強(qiáng)度為1400N/mm2，布氏硬度在430.測(cè)試刀具為Prostar Ti40，直徑為16mm，z=4.切削數(shù)據(jù)與Ti6Al4V相比，有了很明顯的下降。
Ti5553材料的加工需要降低切削速度約50%(中等加工條件)。槽銑時(shí)降低的速度更多，而側(cè)面銑時(shí)降低的速度少些。大型加工時(shí)需要使用 可轉(zhuǎn)為刀片在處理大型工件或金屬去除率較大的加工應(yīng)用中，需要使用大型刀具，如可轉(zhuǎn)為刀具。可轉(zhuǎn)為刀具這兩年和整體硬質(zhì)合金刀具的發(fā)展極其相近，主攻方向 也在如何加工難加工材料，即針對(duì)包含鈦合金材料的(ISO-S)材料組上?，F(xiàn)在瓦爾特(Walter)加工難加工材料的標(biāo)志產(chǎn)品是帶PVD氧化鋁涂層的 Tiger.tec 材質(zhì)(“PVD-Tiger”)。另外兩種材質(zhì)(帶高耐磨涂層的WSM35和極強(qiáng)人的WSP45)也已推向市場(chǎng)。
與PVD-Tiger同期研發(fā)的另一項(xiàng)目，則是為了適應(yīng)航空工件的加工應(yīng)用-G77槽型的設(shè)計(jì)，該槽型的設(shè)計(jì)同樣適用于鈦合金的加工應(yīng)用。 其最大特點(diǎn)是帶有一個(gè)20度的前角，且另有一個(gè)特殊微型槽型。Siegfried Bohnet說(shuō)：“我們現(xiàn)在正將多種技術(shù)，比如PVD涂層、高正型槽型和特殊的刀片圓角溶合在一起?！痹摷夹g(shù)將會(huì)形成一款新刀片ADGT(適用于方肩銑刀，玉米銑刀)或者RO.X(圓刀片刀 具)?，F(xiàn)在，這個(gè)系列的新產(chǎn)品已成為航空或者鈦合金加工應(yīng)用中的中堅(jiān)力量。
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