發(fā)布日期：2016-8-19 15:59:58
鈦合金的彈性模量小、導熱導溫系數(shù)小，是一種典型的難加工材料，尤其進行深槽切削時難度更大。
圖1所示為在某一鈦合金零件上加工一個寬為4mm、深為30mm、長為300mm的深槽的加工實例。
對于普通材料(如45鋼)，加工上述深槽常采用高速鋼(W18Cr4V)鋸片銑刀(φ120×φ40×4，60齒)進行銑削，并充分冷卻，即可得到良好的銑削效果。但對于鈦合金TC4材料，用上述鋸片銑刀切削深度為30mm的盲槽時，一個新刀片在加工第1～2件工件時刀具即產生磨損，其切削刃變鈍，如不及時進行刃磨，則切削刃前方的擠壓會明顯增大，切削區(qū)的金屬變形也增大，同時，磨損后刀具的后角不斷減小，從而加大了刀具后面與已加工表面的摩擦力，使切削熱增加，導致切削溫度急劇升高。在加工第三個零件時，其刀齒兩側刀尖明顯燒壞，尤其是刀齒背部和容屑槽里都粘有鈦屑，表明在切削過程中發(fā)生了嚴重的擠壓。這是由于除了鈦合金導熱導溫系數(shù)小，鈦合金材料與刀具材料摩擦系數(shù)大等原因造成切削溫度急速升高外，還存在著由于容屑槽不夠大導致排屑困難。如對上述磨損的刀片進行刃磨，需將燒壞的刀尖完全磨出，其刀片直徑要磨往3～4mm，這樣，一把刀具的刃磨次數(shù)會大大減少，使刀齒的容屑槽變得更小。實踐表明，經過這樣刃磨后的刀片，最多只能加工一個零件。為此，在研究中試著將新刀片進行跳齒以增大銑刀的容屑空間，結果發(fā)現(xiàn)，這種方法可使刀具的壽命進步3倍左右，每個刀片可加工5個零件。這種刀具可滿足科研試制的需要，但不能滿足批量生產的要求。
我們利用對鋸片銑刀進行跳齒的辦法，可使用于銑削鈦合金TC4的鋸片銑刀壽命得到明顯進步。這種方法可減少刀具與鈦合金材料的摩擦，并可增大容屑空間，但這種方法的潛力有限。從生產效率和本錢的角度考慮，應設計硬質合金(YG15)焊接刀具和高速鋼(W6Mo5Cr4V2Al)焊接刀具，其刀具結構見下圖。
圖2所示，刀具的前角為6°～8°，后角為6°，側刃后角為3°～5°。
用硬質合金焊接刀具和高速鋼焊接刀具對上述工件的開槽加工進行試驗(切削條件相同)，高速鋼焊接刀具能加工6個零件，而YD15焊接刀具可加工30個零件。綜合鋸片銑刀和跳齒鋸片銑刀，在切削用量為ap＝7mm，f＝0.3mm/r，v＝26m/min的條件下進行試驗，可得出刀具磨損與加工槽數(shù)之間的關系。
圖3所示，在鈦合金深槽銑削加工中，刀具的磨損主要與刀具材料有關
對鈦合金這種難加工材料，應優(yōu)先選用細顆粒硬質合金材料，可大大進步其加工效率和加工質量。此外，刀具切削部分的結構也很重要，既要考慮刀齒有較大的容屑空間，又要考慮選用公道的齒數(shù)以進步加工效率。因此我們選用4齒或6齒硬質合金焊接式槽銑刀，滿足了鈦合金深槽批量加工的要求。
試驗表明，對于鈦合金深槽銑削加工，采用跳齒鋸片銑刀與常規(guī)鋸片銑刀相比，刀具壽命進步3倍；采用YD15硬質合金焊接銑刀可明顯進步刀具壽命。