對(duì)鈦合金工件車削加工的研究

鈦合金既硬又韌，導(dǎo)熱又差；粗車時(shí)，保證必要的刀具耐用度，確定切削速度；精車時(shí)，為完成以車代磨，盡量采用高速切削；可降低表面粗糙度，減輕已加工表面加工硬化和殘余應(yīng)力。傳統(tǒng)的鈦合金車削加工因其切削速度低，刀具耐用度低，加工質(zhì)量難于控制，導(dǎo)致加工效率低。提高機(jī)床、夾具、工件和刀具組成的工藝系統(tǒng)剛度，可解決鈦合金薄壁件車削加工變形問題。鈦合金薄壁件車削加工比銑削容易些。車削為連續(xù)切削，沒有沖擊。切屑為單元切屑，不存在斷屑難的問題。鈦合金彈性模量小，屈強(qiáng)比大；切削時(shí)彈讓大，需變形能大。選擇刀具材料硬度要高，韌性要好，sbb≥200kg/mm2，且不含TiC。刃口要鋒利，后角要大，鈍圓半徑要小。避免使用鈍刀切削。經(jīng)多次鈦合金車削加工試驗(yàn)、優(yōu)選了刀具材料，確定了刀具幾何參數(shù)，依據(jù)刀具磨損情況，提供了較為合理的切削數(shù)據(jù)。

鈦合金彈性模量小，為45鋼的1/2，加工變形大。刀具后角要大些，取a0=15°～18°，減少加工表面與后刀面間的摩擦。前角也要選大些g0=10°，刀具鋒利，減小加工變形，降低加工硬化，提高已加工表面質(zhì)量。主偏角kr=90°降低徑向力，防止振動(dòng)。刀尖圓弧半徑?jīng)Q定刀尖強(qiáng)度、散熱及磨損，不易過大，re=1～2mm合適。切削鈦合金，刀具必須鋒利，鈍刀不能進(jìn)行切削。刀具鈍圓半徑必須小，也就是選用細(xì)晶粒材料，才能使鈍圓半徑降低。同時(shí)，使刀具材料硬度提高，而韌性不下降。提高刀具刃磨質(zhì)量，用金剛石、立方氮化硼砂輪磨刀。前后刀面粗糙度Ra≤0.1μm，降低切屑與前刀面。工件與后刀面間的摩擦。刃口要平直，無鋸齒，減輕崩刃磨損。

鈦合金導(dǎo)熱性能很差，為45號(hào)鋼的1/6～1/7。選擇刀具材料時(shí)，要考慮刀具材料的導(dǎo)熱性能，YG類優(yōu)于YT類。切削鈦合金產(chǎn)生單元切屑，變形系數(shù)近似為1，刀屑接觸長(zhǎng)度很短，切削力集中于刃口附近，單位切削力大，易崩刃。要求刀具材料韌性要好，σbb>150kg/mm2，鈦合金化學(xué)性能活波，易與空氣中的氧和氮產(chǎn)生硬脆化合物，加快刀具磨損；鈦與刀具中的元素易親合，加工鈦合金使用的刀具材料要少鈦或無鈦元素。優(yōu)選YG類硬質(zhì)合金，不是用YT類硬質(zhì)合金。

粗車鈦合金目的是去除大的余量，應(yīng)保證較大的刀具耐用度。VB=0.4mm，切削速度不高，一般V≤35m/min，刀具耐用度T=60min，切削刃度ap≤4mm，走刀量f≤0.24mm/r，且加大流量溶液冷卻。精車鈦合金目的是保證尺寸精度和表面質(zhì)量，一般ap≤1mm，磨鈍標(biāo)準(zhǔn)VB=0.2mm，盡量采用高的切削速度和必要的刀具耐用度，切削速度35m/min≤V≤140m/min，刀具耐用度T=30min。用機(jī)油冷卻潤(rùn)滑，降低刀屑間的摩擦系數(shù)，提高已加工表面質(zhì)量。