钛合金切削刀具设计开题报告(2)
造船、医疗、兵器、汽车等各 个领域。钛合金虽具备很多优良性能，但其切削加工性差，刀具极易损坏，因此也一定程度上制约了钛合金的发展。国内专家学者也一直在探索如何优化包括刀具基体材料、几何角度设计、涂层、切削参数等方面来提高钛合金加工效率与刀具寿命。
制约钛合金切削效率提高的主要原因是目前没有合适的刀具材料可以以较高的切削速度切削钛合金。各种材料制成的刀具几乎都被用来做过钛合金切削的刀具寿命试验，各种刀具的磨损机理国外学者也做了很多研究。试验表明PCD刀具虽然可以以200m/rain的切
图1-3 钛合金鼠标 图1-4 钛合金叶轮
削速度切削钛合金，但是由于价格的限制其应用仍旧不够广泛。可以旋转的刀具和ledge刀具等一些新型的刀具已经被研制出来，虽然可以极大的提高切削效率，单由于受到很多条件的限制未见其大量应用的报道。优化工艺参数可以使钛合金的切削效率得到一定的提高，单其提高的幅度并不会很大。高压切削液、低温切削液以及热管换热等冷却润滑方式也已经或正在被研究，但大量应用的报道仍不多见。目前实际切削加工大量应用的刀具仍然是TG（K）类硬质合金刀具，但也有报道称利用物理气相沉积（PVD）技术，采用精细TiN涂层的刀具高速立铣钛合金时，刀具性能远远好于普通硬质合金立铣刀。
本次毕业设计就是针对通过使用各种新型PVD纳米或复合多层涂层来提升刀具寿命。
1.3刀具材料
由于钛合金导热系数低、塑性低、加工硬化倾向高等特性,故在加工中切削力大、切削温度高, 导致刀具易磨损 , 寿命减低, 所以要选用硬性好、耐磨性高的刀具材料。切削加工钛合金常用的刀具材料如下。
1）高速钢牌号: 含铝高速钢W6Mo5Cr4V2Al;高钴高速钢W2Mo9Cr4VCo8；粉末冶金高速钢 HRC65-70。
2）硬质合金牌号:粗加工选用 YG8、YG8W、YG10H;精加工选用 YG8W 、YP15(YGRM)。
3）涂层刀具
涂层刀具具有很强的抗氧化性能和抗粘结性能, 因而具有良好的耐磨性和抗月牙洼磨损能力。加工钛合金效果较好。法国的 M.Nouari和印度尼西亚的 A.Ginting利用多层 CVD涂层硬质合金刀具立铣钛合金 Ti-6242S,并据此来研究刀具的磨损特性和功能。
4)立方氮化硼(CBN)刀具
立方氮化硼 (CBN)刀具具有极高的硬度和热硬性, CBN刀具高速精加工或半精加工淬硬钢、冷硬铸铁和高温合金等的理想刀具材料, 加工钛合金效果较好。英国的E.O.Ezugwu等人和巴西的 Machado曾用 CBN刀具对 Ti-6Al-4V合金进行车削试验, 切削速度高达 250 m/min。新加坡的 Z.G.Wang等人研制了新型的刀具材料——无粘结剂立方氮化硼 (BCBN), 并用BCBN刀具高速铣削钛合金 Ti-6Al-4V, 此种刀具在较高的铣削速度下仍具有较长的刀具寿命。
5)聚晶金刚石(PCD)刀具
聚晶金刚石(PCD)材料具有高硬度、高耐磨性、高导热性及低摩擦系数等特点。PCD刀具可以实现钛合金材料的高速、高精度、高稳定性加工。加工钛合金效果好。
1.4课题研究的意义
钛合金的应用已近越来越广，基于钛合金切削技术的不成熟，钛合金的切削工艺的开发已迫在眉睫。在没有找到合适的材料用于钛合金切削之前，涂层的运用显得尤为重要，因此钛合金切削专用涂层刀具的研究对于我国航空、航天以及机械行业的发展，促进经济、国防建设乃至提高整个国家的综合国力都将有及其深远的意义。
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