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钛金属切削刀具的钝化技术

来源:钛棒,钛板,钛管,钛丝,钛设备,钛合金,钛材 发布时间:2016-4-26 15:29:47

金属具有强度高、韧性好、导热率低以及特殊的抗腐蚀能力等特点。随着钛零部件被大量用作航空构件材料,钛金属零部件的应用也随之增加,今后,会有更多更大的结构部件用钛金属制造,这就对切削加工的工艺设计提出了要求,必须提供能适应钛金属加工的高效铣削工具。

按照人们目前的认识,在加工钛金属时,使用刃口锋锐的刀具对提高切削效率是有益的。以下介绍的试验结果显示,尽管钛合金有这样的材料特性,但通过适当改变刀具微观几何结构的设计参数,同样可以起到提高切削效率的作用。由于刀具刃口的几何形状不完全对称,其钝化程度也不均匀。为了能清楚地描述任意一个切削刃口的几何结构,特采用以下一些参数:前面节段Sγ,后面节段Sα,节段比例K,半径间距△r。以往的研究表明,刃口经钝化处理后,对刀具的切削效率有很大影响。经过目前进一步研究,人们发现,刀具刃口经过非对称均匀钝化处理,其切削加工性能优于对称均匀钝化处理的刀具性能。

刃口钝化能提高刀具耐用度。从经过刃口钝化处理的刀具(如一把带4个切削刃的整体硬质合金铣刀,直径D=16mm,螺旋角λ=40°,前角γ=12°,径向后角α=10°)的微观形状可以清楚地看到,刀具刃口经过精密修整处理后,除刃口被钝化外,刃沟表面也被抛光。用经过刃口钝化处理的刀具,按传统的切削参数进行加工时,其使用寿命可提高70%。刃口钝化量越大,刀具的耐磨损性能越好。未经钝化处理的刀具在切削加工时,刃口部位会因细微破损而出现较大磨损,而这种现象在经过刃口钝化处理的刀具上很少发生,这是因为在切削加工中,切削刃上会产生很大压力,并在经钝化处理的刀刃上形成一些粘结物,从而使刀刃变得更坚固而不易磨损。刀具经过钝化处理后,刃口的切削性能更加稳定,这对提高钛金属的加工效率尤为重要。由于可有效避免刃口破损,因此,刀具磨损的分布和过程十分均匀和稳定,切削加工的安全性和可靠性也大为提高。在刃口钝化量最大的情况下,加大每齿进给量的试验数据表明:当每齿进给量 fz=0.06mm,即在比普通切削条件增加一倍的情况下,刀具的耐用度最高。试验在切削量达到vw=2300cm3时中断停止。由于减小了各个切削刃的切削行程,因此fz=0.06mm时比fz=0.03mm时的刀具耐用度大为提高。为了加工相同数量的钛材,有必要降低刀具的转速。而当切削厚度大于刀具刃口后面节段Sα 时,也能改善刀具磨损状况。但是,继续提高刀齿进给量,会引起机床机械负荷增大而导致磨损加大,使切削量下降。另外,刃口经过钝化处理还可降低切削过程产生的颤振,即使选用较高的切削参数进行切削加工,仍可保证刀具的耐用度。

刀具刃口钝化的方式通常有用刷子刷、喷丸、滚筒抛光等。本文介绍一种较新的刃口钝化处理 ――磁精密修整技术。在两磁头之间充满由磁性颗粒混合而成的冲刮介质,两磁头以不同的速度旋转,被处理刀具置于两磁头之间,在充满刮削介质的流体中作旋转运动,介质对刀具的刃口、后面、前面和刃沟进行冲刷。这种方法也可用于处理PVD涂层刀具。若刃口钝化处理时间恒定不变,两磁头的间距越小,刃口钝化量就越大,这是因为间距减小时,刮削介质比间距较大时能更多、更牢地吸附在刃口表面,在刀具和磁头作旋转运动时,较高的介质吸附力会对刃口形成较大压力,从而使刃口表面材料获得更佳的刮削效果。

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