便宜鈦合金刀具

鈦合金的彈性模數小，如TC4的彈性模量E=110GPa，約為鋼的一半，因而由切削力所引起的被加工件彈性變形大，將降低工件精度，為此要改善加工系統(tǒng)的剛性。工件必須很牢固地裝夾，刀具對工件支承點的刀矩減到zui小。刀具必須鋒利，否則將發(fā)生振動、磨擦，使刀具耐用度縮短，工件精度下降。

便宜鈦合金刀具鈦合金的彈性模數小，如TC4的彈性模量E=110GPa，約為鋼的一半，因而由切削力所引起的被加工件彈性變形大，將降低工件精度，為此要改善加工系統(tǒng)的剛性。工件必須很牢固地裝夾，刀具對工件支承點的刀矩減到zui小。刀具必須鋒利，否則將發(fā)生振動、磨擦，使刀具耐用度縮短，工件精度下降。

　　切削鈦合金時，僅在切削速度1~5mm/min的范圍內，才有積屑瘤形成。因此在一般生產條件下切削鈦合金時，不會產生積屑瘤。工件與刀具之間的磨擦系數并不很大，容易得到良好的表面質量。采用冷卻潤滑液對于改善鈦合金表面微觀幾何形狀是沒有效果的，切削鈦合金時已加工表面粗糙度較低是由于刀具上沒有積屑瘤的緣故。

　　但是，為了改善切削條件，降低切削溫度，提高刀具壽命，同時為了消除火災的危險，加工時使用可溶性冷卻劑也是必要的。

　　通常鈦合金零件加工時沒有發(fā)火燃燒的現象，可是在微切削狀態(tài)下加工時有發(fā)火燃燒現象，為了避免這種危險性，應該：使用冷卻液；及時從機床上掃除切屑；備有滅火器材；及時更換用鈍的刀具；工件表面污染時易引起火花，此時必須降低切削速度；比薄切屑相比，厚切屑不易產生火花，因此要加大走刀量，加大走刀量不會象加大切削速度那樣使溫度迅速升高。

　　加工鈦合金切削用量的選用準則：應從降低切削溫度的觀點出發(fā)，采用較低的切削速度和較大的走刀量。由于高的切削溫度使鈦合金從大氣中吸收氧和氫造成工件表面硬脆，使刀具劇烈磨損，因此在加工過程中，須使刀尖溫度保持在合適的溫度，避免溫度過高。

　　在斷續(xù)切削的條件下用YG8車刀車削帶硬皮的鈦合金工件時，的切削用量為：v=15~28m/min，f=0.25~0.35mm/r，ap=1~3mm。

　　在連續(xù)切削的條件下用YG3車刀精車鈦合金工件時，的切削用量為：v=50~70m/min，f=0.1~0.2mm/r，ap=0.3~1mm。表2為車削加工鈦合金時可供選用的切削用量。

　　車削鈦合金時的切削用量

　　工序性質-鈦合金材料-硬度-切削余量(mm)-切削速度(mm/min)-走刀量

　　荒車-TA1~7，TC1~2-軟->

　　氧化皮厚度

　　荒車-TA8，TC3~8-中->

　　氧化皮厚度

　　荒車-TC9~10，TB1~2-硬->

　　氧化皮厚度

　　粗車-TA1~7，TC1~2-軟->

　　粗車-TA8，TC3~8-中->

　　粗車-TC9~10，TB1~2-硬->

　　精車-TA1~7，TC1~2-軟

　　精車-TA8，TC3~8-中

　　精車-TC9~10，TB1~2-硬

　　用YG6X車刀車削TC4(硬度為HB320~360)，ap=1mm、f=0.1mm/r時的*切削速度為60mm/min。在此基礎上不同走刀量和切削深度下的切削速度見表3。

　　車削鈦合金TC4的切削速度

　　加工鈦合金的典型車刀具有如下特點：刀片材料為YG6X，YG10HT；前角較小，一般γ0=4°~6°，增強刀頭強度；有f=0.05~0.1mm的負倒棱，以增強刀刃的強度；后角較大，一般α0=14°~16°，以減少后面的磨擦，提高刀具耐用度；一般不允許磨出尖角或過渡刃，而磨出刀尖圓角r=0.5mm左右，粗車時可達r=1~2mm，以增強刀尖強度；精車或車削薄壁件時，刀具主偏角要大，一般為75°~90°。

　　切削用量：

　　粗車：v=40~50m/min，f=0.2~0.3mm/r，ap=3~5mm。

　　半精車：v=40~45m/min，f=0.2~0.3mm/r，ap=1~2mm。

　　精車：v=50~55m/min，f=0.1~0.15mm/r，ap=0.2~0.5mm。

　　使用乳化液冷卻，可有效地提高刀具耐用度。在刀頭強度的前提下使刀頭具有高的耐磨性和硬度是合理加工鈦合金的關健。因此選用的YG6X刀片在刃磨后應當用金剛石或碳化硅油石背刀(背出倒棱)，達到消除刃磨鋸口、增強刀刃強度的目的。

　　粗車不規(guī)則黑皮工件時，一般將刀片磨出3°~ 5°刃傾角；精車時，一般無刃傾角，此時的刀具磨損主要為前刀面粘附(粘結)磨損。

　　這種典型車刀能較合理地解決加工鈦合金時材料活性隨溫度升高而增加及導熱性差的問題，因而刀具耐用度大為提高。

　　3.2鉆削

　　鈦合金的鉆削加工比較困難，常在加工過程中出現燒刀和斷鉆現象，其主要原因是鉆頭刃磨不良、排屑不及時、冷卻不佳以及工藝系統(tǒng)剛性差等。

　　(1)鉆頭的選擇：直徑大于5mm的鉆頭，選用硬質合金YG8作為刀具材料；加工小于5mm的孔時，可用硬度大于63HRC的高速鋼鉆頭(如M42或B201)；當孔深小于直徑兩倍時，采用斜槽(短型)的鉆頭；當孔深大于直徑兩倍時，采用麻花鉆頭。鉆頭的幾何參數：λ=0°~3°，αc=13°~15°，2φ=120°~130°。

　　為了易于形成切屑、減少磨擦并改善鉆頭的切削能力，可根據鉆頭直徑減少導向刃帶的寬度至0.1~0.3mm，修磨橫刃到0.1D，并雙重刃磨頂角2φ=130°~140°，2φ=70°~80°。表4列出了雙重鋒角式鉆頭的幾何參數。

　　雙重鋒角式鉆頭幾何參數

　　鉆頭直徑(mm)-頂角2φ-第二頂角2φ0-第二鋒刃后角α

　　>3~6-130°~140°－80°~140°－12°~18°－

　　>6~10-130°~140°－80°~140°－12°~18°－

　　>10~18-125°~140°－80°~140°－12°~18°－

　　>18~30-125°~140°－80°~140°－12°~18°－

　　(2)切削用量

　　硬質合金鉆頭：v=9~15m/min，f=0.05~0.2mm/r；高速鋼鉆頭v=4~5m/min，f=0.05~0.3mm/r。

　　(3)鉆削深孔或小直徑孔時，可采取手動進給。鉆孔時必須周期性地從孔中退出鉆頭，以便清除切屑。為了避免鉆頭強烈磨損，不能讓鉆頭停留在孔中不進不退，否則鉆刃會摩擦加工表面，造成加工硬化，使鉆頭變鈍。鉆孔時必須充沛地供給冷卻潤滑液。一般用豆油，必要時可加法國OLTIP鉆孔攻絲油。盡可能提高工藝系統(tǒng)剛性，將鉆模固定在工作臺上，鉆模宜貼近加工表面，盡量使鉆頭縮短。

　　取鉆頭后面轉角處的磨損h后=0.4~0.5mm作為鉆頭磨鈍標準。

　　(4)鉆削實例：用鉬高速鋼鉆頭在α β型TC4鈦合金工件上進行鉆削加工，鉆頭直徑D=6.35mm，孔深H=12.7mm。選切削參數v=11.6m/min、f=0.127mm/r，使用乳化液冷卻。刀具耐用度T以磨損寬度h后=0.38mm為標準，每根鉆頭可鉆260個孔，