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鈦合金銑刀的設計和特征
發(fā)布時(shí)間:
2022/12/20
鈦合金銑刀具有強度高、耐高溫、耐磨性好、綜合力學(xué)性能好等特性，應用領(lǐng)域廣泛，但同時(shí)具有導熱系數低、彈性模量小、比強度高、耐蝕性好等特點(diǎn)，是一種難加工材料。高速切削以低切削力、高加工效率、高加工精度及耐久性等優(yōu)良特點(diǎn)，廣泛應用于制造業(yè)。但由于其難加工的特點(diǎn)，實(shí)際加工效率和刀具耐久性低，已成為制約制造業(yè)發(fā)展的瓶頸之一。那么，下面我們就來(lái)了解一下鈦合金銑刀的設計和特征。
國外許多學(xué)者對鈦合金的切削特性進(jìn)行了研究。鈦合金銑刀經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗，發(fā)現用鈦合金銑刀切削628m/minHartungP.D.等人認為連續高速切削鈦合金的切削速度不應超過(guò)200m/min，對鈦合金銑刀具磨損機理進(jìn)行了深入研究，應用WC-Co基硬質(zhì)合金和PCD時(shí)，刀具中碳與鈦合金切屑在界面反應。
國內航空、航天及軍工等行業(yè)已開(kāi)展了鈦合金銑刀研究與應用，零件以結構件為主，主要解決加工效率和刀具耐久性問(wèn)題。
鈦合金的加工一般使用高速鋼刀具，但如果切削速度超過(guò)30m/min，硬質(zhì)合金刀具的切削速度超過(guò)60m/min，加工過(guò)程就會(huì )變得困難。鈦合金銑刀切削加工中，當切削速度達到100m/min以上時(shí)，進(jìn)入高速切削范圍。目前，國外銑削加工的切削速度一般在100-200m/min范圍內，高速切削的應用度較高。
鈦合金銑刀設計：
1.結構設計
槽型的開(kāi)發(fā)：鈦合金銑刀優(yōu)化前和優(yōu)化后的槽型。切削鈦合金時(shí)，在第三變形區域內，刀具與工件的界面磨損比較嚴重，同時(shí)鈦合金高于強度，因此切削過(guò)程中的切屑和切削力也需要控制。針對這種情況，采用成形磨削技術(shù)，優(yōu)化了槽型設計，兼顧了大容屑空間、排屑空間、刀具剛度和銳利刀具前角。
如果刀具的芯厚不變，即剛性不變，則刀具的槽底變得相當寬，容屑空間變大，排屑阻力變小，刀具的磨損變慢。同時(shí)，為了減少切削過(guò)程中的振動(dòng)，提高切削效率，經(jīng)過(guò)理論分析和試驗優(yōu)化，確定了五刃結構。
為了減少切削振動(dòng)，采用了不等間距設計。為了進(jìn)一步控制振動(dòng)，刀具周刃采用雙刀片設計前刀面，沿螺旋槽切削偏心后角，保證刀具高速銑削時(shí)的動(dòng)平衡。(a)不等齒結構：b)雙刀磨機后刃面
鈦合金銑刀特征：
1.基材的選擇
超細晶粒硬質(zhì)合金中WC的粒度小，一般為0.2-0.5m。具有高硬度、高強度、高耐磨性的特點(diǎn)，其硬度一般為90-93HRA，抗彎強度為2000-4000MPa，不易與被加工材料發(fā)生相互吸附和擴散作用，適用于鈦合金材料的加工。
選擇4種硬質(zhì)合金母材品種，分別為a-K30F、b-K40F、c-K44F、d-K88F。刀具直徑規格D20mm，切削參數：切削速度Vc=100m/min，每轉進(jìn)給量f=0.2mm/r，切入深度ap=10mm，切入寬度ae=1mm。切削160min后的刀具磨損情況。
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