淺談tc4鈦合金的銑削加工

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1、淺談TC4鈦合金的銃削加工淺談TC4鈦合金的銃削加工【摘要】根據(jù)TC4鈦合金的難切削加工性，從銃削加工時(shí)銃刀、銃削用量、銃削方式、切削液等的選取方面，介紹基本的銃削加工工藝和注意事項(xiàng)?！娟P(guān)鍵詞】TC4鈦合金銃刀銃削用量氧化層一、引言T16A14V（以下簡(jiǎn)稱TC4）是目前用量最大的鈦合金材料，其因具有密度小、強(qiáng)度高、比強(qiáng)度大、綜合力學(xué)性能和工藝性能（熱變形性、焊接性、耐蝕性）良好等一系列優(yōu)點(diǎn)，而在航空航天、船舶、石化、醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域得到廣泛和成功應(yīng)用。隨著相關(guān)工業(yè)的飛速發(fā)展，TC4鈦合金的使用量與日俱增，其在機(jī)械加工行業(yè)的切削加工也日漸成熟。鈦合金銃削作為切削加工量中占比最大的加工方

2、式，加之加工時(shí)易出現(xiàn)銃刀崩刃，耐用度底等問題,使得TC4的銃削加工受到普遍關(guān)注。二、TC4鈦合金的切削加工性TC4鈦合金屬于（a+B）型鈦合金，是典型的難加工材料之一，其切削加工性僅為45鋼的1/5?2/5,介于不銹鋼和高溫合金之間。主要是因?yàn)椋海ㄒ唬㏕C4的導(dǎo)熱率為鐵的1/4、鋁的1/16,比不銹鋼和高溫合金的導(dǎo)熱率還要低，使得加工過程中產(chǎn)生的大量切削熱大部分殘留在刀具內(nèi)，造成切削溫度高，刀具迅速磨損。（二）與45鋼相比，TC4的切削力是其2/3?3/4,但切屑與前刀面的接觸面積卻只有其1/2?2/3,所以切削刃承受的應(yīng)力是鋼的1.3-1.5倍，刀尖或切削刃更容易磨損或損傷。（三

3、）相同條件下，TC4材料與刀具材料的摩擦系數(shù)大于碳鋼,切屑沿前刀面流出的摩擦速度高，導(dǎo)致摩擦功大，摩擦界面溫度高,刀具易磨損。（四）高溫時(shí)，鈦合金能與空氣中的氫、氧、氮起化學(xué)反應(yīng)，形成硬化層，造成工件塑性降低，切屑與前刀面接觸面積減小，加速刀具磨損。（五）TC4的彈性模量約為鋼的1/2,小彈性模量和大屈強(qiáng)比使切削加工時(shí)工件已加工面產(chǎn)生較大回彈和變形，刀具后角磨損，與零件摩擦加劇。三、TC4鈦合金的銃削加工（一）銃刀的選擇銃削TC4鈦合金用銃刀常選高性能高速鋼和硬質(zhì)合金兩種材質(zhì)。高速鋼銃刀可選鋁高速鋼W6Mo5Cr4V2Al和鉆高速鋼W2Mo9Cr4Co8兩種牌號(hào)。硬質(zhì)合金銃刀可選Y

4、G10H和YG8兩種牌號(hào)。鉆高速鋼因含鉆而切削性能更好，當(dāng)切削用量大時(shí)考慮使用oYGlOH是亞細(xì)顆粒合金，硬度及抗彎強(qiáng)度均優(yōu)于YG8,且耐磨性能、抗沖擊和抗振性能好，適宜銃削加工TC4材料。銃削TC4用的銃刀，前角應(yīng)比通用標(biāo)準(zhǔn)銃刀小、后角比它大，盡量采用鋒利的尖齒銃刀。同時(shí)，考慮過渡刃和刀尖圓弧對(duì)銃刀耐用度的影響、考慮銃刀直徑、銃削刃長(zhǎng)度對(duì)本身剛性的影響，盡量采用銃刀工作部分短、具有過渡刃的大直徑銃刀。（二）銃削用量為提高生產(chǎn)效率，銃削TC4鈦合金時(shí)，也應(yīng)盡量增大銃削深度、銃削寬度、銃刀齒數(shù)，適當(dāng)降低銃削速度。立銃TC4時(shí)，可按下表（表1）選定銃削用量，再根據(jù)表面粗糙度要求、切深等

5、條件加以修正，也可查資料按公式計(jì)算銃削速度。（三）其他1?銃削方式銃削TC4鈦合金吋，銃刀因斷續(xù)切削、切屑與刀齒粘接而產(chǎn)生崩刃，刀具耐用度較低。銃削時(shí)選用順銃的方式，可以減輕切屑粘刀,避免加工硬化，改善銃刀磨損，同時(shí)降低銃削功率，方便切屑清理。銃刀直徑D/mm銃刀轉(zhuǎn)速n/rpm每齒進(jìn)給量af/mm361012202550611?1222306?611203?407153?306102?20376?15338?760.005?0.0130.005?0.030.013?0.050.013?0.080.03?0.100.05?0.150.08以上表1TC4鈦合金立銃時(shí)常用速度和進(jìn)給量1?

6、切削液的使用銃削TC4鈦合金吋，可通過使用切削液提高銃刀耐用度，尤其是使用高速鋼刀具時(shí)。用硬質(zhì)合金銃刀銃削時(shí)，也可不用切削液，進(jìn)行干切削。2?鍛造氧化層的銃削TC4鈦合金鍛件的氧化層本身硬度大，且表面凹凸不平，銃削困難。氧化層雖可通過酸洗去掉，但會(huì)造成脆氫，需真空退火除氫，還是建議用切削的辦法去除。銃削TC4氧化皮時(shí)，切削深度，切削深度應(yīng)大于氧化層厚度，每齒進(jìn)給量af一般在0.lmm左右，銃削速度應(yīng)降至無氧化層時(shí)的50%左右。也可參按下表（表2）推薦的切削用量選取。4?銃刀損傷對(duì)策銃刀的損傷是指嚴(yán)重磨損、崩刃、斷齒等。銃刀出現(xiàn)損傷吋，可以通過改變銃刀幾何參數(shù)（前角、后角）、切削用量

7、、刀具材料、刀尖圓弧、刀具齒數(shù)、銃削方式，及切削液等對(duì)策解決。刀具材料硬質(zhì)合金高速鋼銃削速度vm/min15?204?8每齒進(jìn)給量af/mm0.06~0.10.l~0.13軸向切深ap/mm大于氧化層厚度徑向切深ae/mmWO.6D大于氧化層厚度表2TC4鈦合金鍛造氧化層的銃削用量四、結(jié)語TC4鈦合金的不良切削加工性給其銃削加工帶來一系列刀具和精度問題。但參照技術(shù)資料或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)積累，通過選擇合適的銃刀材質(zhì)和兒何參數(shù)，調(diào)整銃削用量和銃削方式，改善切削條件，并針對(duì)性分析和