深孔钻机床加工钛合金的特性

深孔钻机床加工钛合金的特性

钛合金是以钛为基础,加入其它合金元素构成的一种金属间化合物结构材料。该材料的特点是:比强度高,热强性高,抗蚀性好,化学活性大,导热性能差,弹性模量小; 切削加工时弹性变形大,切削温度高,单位面积切削力大,高温时表面易硬化,粘刀现象严重.
早在上世纪中叶,欧美发达国家就围绕钛合金加工开展了大量研究,包括刀具磨损、切削机理、切削力、切屑形态等。Lockheed 公司[14]最早尝试在 6- 220m /min 速度范围内进行钛合金铣削试验。Michigan 大学[15]对三种钛合金进行了铣削试验,以提高钛合金的材料去除率,并通过试验研究了高速铣削的加工振动问题。Jawaid 等[16]通过试验研究了钛合金 Ti-6246 的刀具损。结果表明,细晶粒刀具或经过研磨的刀具耐磨性能较好。Nouari 和Iordanoff[17]用离散元法分析了切削钛合金的刀具磨损。研究表明,运用离散元法可有效帮助控制刀屑接触。Komanduri[18]最早对钛合金的切削机理进行研究,通过研究正交切削钛合金时的切屑变形,提出了著 名 的 锯 齿 状 切 屑 突 变 剪切失稳理论。Huriung[19]对钛合金加工中的刀具磨损机理进行了深入研究,指出 WC-Co 基硬质合金刀具和 PCD 刀具中的碳会与钛合金切屑在界面处发生反应,生成TiC 界面层,当扩散速率受到 TiC 界面反应层的阻隔后,将减缓刀具的磨损。他还指出,稳定的 TiC 界面层将有助于减缓这两种刀具的磨损

我国对钛合金切削性能的研究要晚于西方发达国家,但经过国内高校和科研院所的努力,已经取得了很多研究成果。南京航空航天大学王珉[20]首先对铣削加工钛合金的刀具磨损机理进行了深入研究,指出低速铣削时以粘结撕裂磨损为主,高速铣削时主要为扩散磨损。何宁等[21]基于绿色切削理念用硬质合金刀具进行了高速铣削钛合金的单因素试验,得出了径向切深、轴向切深、每齿进给量和铣削速度对铣削力的影响规律,并比较分析了干铣削、氮气油雾和空气油雾介质下铣削力的变化特点。西北工业大学的史兴宽和上海交通大学的陈明等[22]研究了在高速铣削和普通铣削条件下,钛合金 TC4 材料的加工表面完整性,指出高速铣削对提高加工效率、改善加工表面完整性十分有益。山东大学石磊[23]从化学、物理和力学性能三个方面对刀具材料与钛合金的性能匹配进行了研究,并通过 Ti-6Al-4V钛合金的铣削试验加以验证,建立了钛合金切削刀具选择系统模型

虽然我国对钛合金切削性能的研究有了很大进展,但大部分集中在对钛合金铣削性能的研究,而对钛合金深孔枪钻加工性能研究甚少。钛合金深孔钻机床加工的刀具磨损机理、加工质量状况、加工效率等都有待进一步深入研究。

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