钛合金切削刀具设计开题报告(3)
1.5国内外发展现状
我国发展现状
随着我国航空工业的不断发展，钛合金的用量在不断增长，但是其较低的切削加工效率仍然是困扰航空制造业的一个难题。目前我国航空制造企业切削钛合金主要存在的问题是所选用的刀具质量差，切削效率低下。有某航空制造企业的调研显示，那里采用高速钢刀具铣削TAl5钛合金，切削速度仅为每分钟十几米。某航空部门研究所采用硬质合金刀具铣削钛合金，其精加工的切削速度仅为每分钟二十几米，低于文献上所推荐的40m／rain左右的切削速度。采用低质量的刀具以较低的切削速度切削钛合金虽然可以降低刀具成本，然而却没有考虑到用来加工钛合金的机床一般都是进口高档加工中心，其单位时间折旧费普遍很高这一问题。在钛合金的切削加工技术方面，国内的学者张春江早在80年代就做了比较系统的研究，出版了《钛合金切削加工技术》一书。
国外发展现状
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。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。
2.文献综述
本次设计旨在通过对钛合金的各种加工方式的切削性能的比对设计出相应的高性能涂层刀具。钛合金机械加工包括车削、 钻削、铣削、 攻丝、 磨削和电火花加工等。
2.1 钛合金材料的切削加工原则
在加工过程中, 所选用的刀 具材料、切削条件以及切削加工 时间都会影响钛合金切削加工的效率和经济性,其加工原则如下。
1)选用合理的刀具材料
针对钛合金材料的性能、加工方法、加工技术条件 ,合理地 选用刀具材料。刀具材料应选择较常用、价格较低、耐磨性好、热硬性高,并具有足够韧性的材 料。
2)改善切削条件
机床 -夹具 -刀具的系统刚性要好。机床各部分间隙要调整好,主轴的径向跳动要小。夹具 装夹工件要牢固 ,要有足够刚性。刀具切削部分尽量要短,在容屑足够的情况下尽量加大切削 刃厚度, 提高刀具的强度和刚性 。 图2-1 钛合金切削加工性能及其影响因素
3)合理的刀具几何参数
保证刀具耐用度 , 使切削顺利进行, 获得合理的加工质量和效率。
4)选择合理的切削用量 切削速度要低。
因为切削速度对切削刃的温度影响很大,切削速度越高,则切削刃温度剧增,切削刃温度的高低直接影响着刀具的寿命,所以要选择合适 的切削速度。切削深度要大。实验证明,切削深度对刀刃温度影响较小, 所以采用较低的切削速度、增大切削深度对钛合金的切削是有利的,特别是粗车时,要保证刀刃完全进入被切削的钛合金表面内,以防止产生磨损或崩刃现象。切削加工中不能停止走刀。切削中停止走刀刀刃和被切削钛合金就会在高负荷下长时间摩擦,容易引起钛合金的加工硬化,产生烧结和挤裂而损坏刀 具。
5)对被加工材料进行适的热处理
通过热处理来改变钛合金材料的性能和金相组织 ,达到改善材料切削加工性的目的。
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