[發明專利]鈦合金高速切削工藝方法

無效

• 申請號: 200710070121.3
• 申請日: 2007-07-20
• 公開（公告）號: CN101092023A
• 公開（公告）日: 2007-12-26
• 發明（設計）人: 柯映林;劉剛;董輝躍;章明
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B23Q11/00
• 分類號: B23Q11/00;B23Q15/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明涉及一種鈦合金高速切削工藝方法。

背景技術

鈦合金材料具有許多優良的特性，例如在高溫下仍然可以保持高的比強度，以及優良的抗腐蝕性，所以被廣泛應用于航空航天領域。關于鈦合金的切削加工已有許多研究，包括刀具磨損、切屑成形(尤其是鋸齒狀切屑成形機理)、切削參數優化等。現有研究的切削速度比較低，線速度基本保持在100m/min左右。由于鈦合金的一些固有材料屬性，如低熱導率、低彈性模量、高溫下保持高的強度，以及易于與許多刀具材料產生化學反應等特點，在一般切削加工中，在加工區域會產生非常高的溫度，導致切屑產生燃燒，一部分與刀刃產生焊接，還有一部分粘結在加工表面，因此加劇了刀具的磨損，也降低了加工表面質量。另外，加工表面較高的溫度將導致加工表面產生加工硬化層，降低了零件抗疲勞強度。為了有效的降低刀具磨損，提高零件加工表面的質量，本發明中采用高壓氮氣強制排屑和阻燃工藝，實現鈦合金高速切削。主要優點：第一，利用高壓氮氣可以將切屑迅速、有效的排除；第二，鈦合金切削加工產生的大量熱量約99％被切屑帶走；第三，利用高壓氮氣可以在加工區域形成一個阻燃區，即使切屑的溫度很高也不會發生燃燒。采用這種新的加工工藝方法對鈦合金材料進行高速切削加工，線速度已經達到了500m/min。

發明內容

本發明的目的是提供一種鈦合金高速切削方法。

鈦合金高速切削方法包括如下步驟：

1)首先將鈦合金工件固持在高速加工機床的工作平臺上表面；

2)利用高速加工機床自身的測量系統確定加工原點；

3)將高壓氮氣噴嘴與高速加工機床的主軸相連，高壓氮氣噴嘴對準待被加工零件的加工部位，氮氣噴嘴與高壓氣體儲存罐相連；

4)開啟高壓氣體儲存罐，同時，開啟高速機床對鈦合金工件進行切削。

所述的高壓氮氣的壓力為0.5～1MPa。對鈦合金工件的切削線速度為500～600m/min。對鈦合金工件進行切削種類為銑削、擴孔或鏜孔。當所述鈦合金工件銑削深度為0.5～1mm，銑削寬度為1～2mm時，銑削刀具直徑為10～16mm，高速機床主軸轉速為10000～15000rpm，切削力為80～140N，鈦合金工件切削表面溫升為3～5℃。

本發明的優點：1)鈦合金高速切削過程中，引入高壓氮氣對切屑進行強制排除，切削產生的大量熱量的99％被切屑帶走，表面溫升控制在5℃，防止加工表面生成加工硬化層；2)利用高壓氮氣可以阻止切屑的燃燒，避免熔化的切屑粘附在刀刃和零件表面上，提高加工表面質量；??3)利用高壓氮氣可以將加工產生的切屑迅速排除，減少刀具的磨損，提高加工表面質量；可以達到Ra0.22；4)利用這種加工工藝方法可以使切削線速度達到500m/min，提高加工表面質量；5)利用這種加工工藝方法，當切深為0.5mm，切寬為1mm，刀具直徑12mm，主軸轉速15000rpm時，切削力小于100N，工件加工表面溫升小于5℃，加工表面粗糙度可以達到Ra0.22。

附圖說明

附圖是鈦合金高速切削方法示意圖，圖中：主軸及刀具1、鈦合金工件2、高速加工機床的工作平臺3、高壓氮氣噴嘴4、機床控制柜5、高壓氣體儲存罐6。

具體實施方式

鈦合金高速切削方法包括如下步驟：

1)首先將鈦合金工件2固持在高速加工機床的工作平臺3上表面；

2)利用高速加工機床自身的測量系統確定加工原點；

3)將高壓氮氣噴嘴與高速加工機床的主軸相連，高壓氮氣噴嘴4對準待被加工零件的加工部位，氮氣噴嘴與高壓氣體儲存罐6相連；

4)開啟高壓氣體儲存罐6，同時，開啟高速機床對鈦合金工件2進行切削。在切削過程中，高壓氮氣噴嘴4隨著高速加工機床的主軸及刀具1位置的移動而移動，從而保證高壓氮氣噴嘴始終對準鈦合金工件2加工區域。

本發明是通過引入高壓氮氣對切屑進行強制排除并對加工區域空氣進行隔離形成阻燃區，實現了鈦合金的高速加工。所述的高壓氮氣的壓力為0.5～1MPa。對鈦合金工件2的切削線速度為500～600m/min。對鈦合金工件2進行切削種類為銑削、擴孔或鏜孔。

利用本發明可以有效解決鈦合金切削加工的切屑排除、抑制切屑燃燒的問題；可以有效的控制加工表面溫升，防止加工表面生成加工硬化層，提高表面加工質量。當所述鈦合金工件2銑削深度為0.5～1mm，銑削寬度為1～2mm時，銑削刀具直徑為10～16mm，高速機床主軸轉速為10000～15000rpm，切削力為80～140N，鈦合金工件2切削表面溫升為3～5℃，加工表面粗糙度可以達到Ra0.22。