钛合金切削刀具设计开题报告(4)
6)重视切屑控制
由于钛合金材料的性能和切削特点, 加工过程中的切屑控制非常重要。要具有可靠的断屑措施,才能顺利地进行切削。
2.2钛合金切削性能评价
1）车削性能评价
为了适应钛合金市场的需求，国内各厂商不断加强钛与钛合金材料的基础研究，对其生产工艺进行不断改进，提高国产钛合金的质量和性能。钛合金切削加工的特点主要有：变形系数小、切削温度高、单位面积上的切削力大、冷硬现象严重、刀具易磨损等。
2 ）铣削性能评价
在金属加工中，铣削是最常用的加工方式之一。一般来说，加工钛合金常用高速钢刀具和硬质合金刀具。近年来，细晶粒和超细晶粒硬质合金材料及整体硬质合金刀具的开发，使硬质合金的抗弯强度大大的提高，可替代高速钢用于制造小规模的钻头、立铣刀、丝锥等量大、面广的通用刀具，其切削速度和刀具寿命远远超过高速钢，涂层大面积使用后这种现象更是突出。
2.3钛合金加工性及刀具涂层设计思路
钛合金在切削加工过程中具有如下特性:
1) 变形系数小，切削力大，粘结性强，变形系数小于或接近于 1/2，切屑在前刀面上滑动摩擦的。路程大大增大，加速了刀具磨损。
由于钛合金对刀具材料的化学亲和性强，在切削温度高或单位面积上切削力大的条件下，刀具很容易产生粘结磨损。因此要求涂层设计时必须考虑涂层表面的化学反应粘结问题。
2) 切削温度高: 由于钛合金的导热系数很小( 只相当于 45 钢的 1 /5 － 1 /7) ，而切屑与前刀面的接触长度极短，切削时产生的热不易传出，集中在切削区和切削刃附近的较小范围内，切削温度很高。在相同的切削条件下，切削温度可比切削 45 钢时高出一倍以上。这就要求涂层的设计必须考虑到抗高温氧化性和热障性。
3) 冷硬现象严重: 由于钛的化学活性大，在高切削温度下，很容易吸收空气中的氧和氮形成硬而脆的外皮; 同时切削过程中的塑性变形也会造成表面硬化。冷硬现象不仅会降低零件的疲劳强度，而且能加剧刀具磨损，这也是切削钛合金时的一个很重要的特点，因此涂层的设计还必须提高其硬度和抗崩刃性。
由于AlCrN涂层优异的耐高温性，切削钛合金用涂层可以考虑以此为基础，并通过 Si元素添加或纳米多层结构来细化晶粒组织，优化涂层性能，调节整体的硬度及抗崩刃性。
3 方案论证
本课题主要研究的是钛合金切削专用涂层刀具的设计
3.1刀具的选择
3.1.1圆弧铣槽
铣削键槽时, 选用铣刀直径应小于键槽宽度 ,否则铣削阻力较大,影响铣刀寿命。如选用铣刀加 工槽宽 10mm 的键槽 ,每次切深为 1mm ,需来回铣削 10 次才能完成加工 。为提高加工效率, 可采用如图 1 所示的圆弧铣槽方法。采用铣刀沿一定弧度进行 旋转铣削,可高效完成切深 10mm 的加工。圆弧铣槽 的尺寸计算关系如图所示。尺寸计算公式θ=arccos[ 1-2Rd(t -Rd)/ (t - )]。式中θ—最大铣削角度
图3-1 圆弧铣槽示意图 图 3-2圆弧铣槽的尺寸计
表3-1 圆弧铣槽铣削参数与加工效果
铣削
参数 t（mm） 18
Rd（mm） 0.6
X（mm） 1.74
θ 44.8°
加工效果 槽长度（m） 0.26
铣削长度（m） 24
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