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一看就会,一干就废?钛合金加工还得靠它

文章出处:责任编辑:人气:-发表时间:2019-08-12 15:57【
难题1:航空航天形状复杂、深型腔小拐角类钛合金结构件加工耗时;

难题2:大多数钛合金热导率很低,切削热量集聚切削区,造成刀具刃口迅速磨损、崩裂和生成积屑瘤,进而缩短刀具的寿命,同时破坏了钛合金零件的表面完整性;

难题3:加工薄壁或环形等易变形钛合金件时,加工到预期尺寸精度非常不易;
...
等等。

想必上面的这些情况,各位金粉在实际加工都多少碰到过。

钛合金的加工究竟难在哪里?

(1)变形系数小:这是钛合金切削的显著特点,变形系数小于或接近于1。切屑在前刀面上滑动摩擦的路程大幅增大,加速刀具磨损。

(2)切削温度高:由于钛合金的导热系数很小(相当于钢1/7,铝的1/16),切屑与前刃面的接触长度极短,单位面积切削力大大增加,易造成崩刃。切削热不易传出,集中在切削区和切削刃附近的较小范围内。

(3)冷硬现象严重:钛化学活性大,切削塑性变形也会造成表面硬化。

(4)刀具易磨损:钛毛坯经过冲压、锻造、热轧等加工后,形成硬而脆的不均匀外皮,极易造成崩刃现象。

可见,钛合金加工时,相比硬度,钛合金本身化学、物理、力学性能间的综合更是其切削加工难的主因所在。

如何破?

下面小编就结合视频和案例,带您看看这几款钛合金加工利器,从刀具材料、结构及工艺设计一起去寻找答案。


肯纳金属:Harvi Ultra 8X

还记得那款在Ti-6Al-4V钛合金材料进行粗加工时,金属移除率表现出众的刀具界的猛兽——HARVI™Ultra 8X玉米铣刀吗?


HARVI Ultra 8X铣刀可满足钛合金加工的需求。机床制造商和用户为了可以在极端切削工况下减少机床零部件的磨损,寻找既可以进行高速切削,同时又能降低切削力的刀具产品,肯纳金属的新型HARVI Ultra 8X刀具不仅可以满足所有这些要求,而且还能做得更多......下面的加工视频,进一步展示了HARVI™ Ultra 8X玉米铣刀加工的高效与稳定的性能。


高金属去除率和极佳的灵活性是新型HARVI Ultra 8X刀具的显著特点。为了实现这个目标,肯纳金属公司在这款高科技刀具产品上又融合了多项创新技术




1.采用双面正角刀片设计,确保最低的单位切削刃成本,同时降低功率消耗最多可达50%。


2.采用独特的AlTiN+TiNPVD涂层设计,可以确保极佳的抗热裂纹性能。


3. HARVIUltra 8X刀体采用高品质钢材料制成,在大切削力条件下具有更好的强度和刚性。


4.独特的BTF46(螺栓锥体法兰)接口系统,可以提供更为出色的抗弯矩性能。


5.HARVIUltra 8X 的可变螺旋角设计, 可以避免导致振刀的共振现象, 进一步延长刀具寿命,提高工件加工质量和生产率。


无论是进行型腔加工和仿形加工,HARVIUltra 8X每分钟可稳定完成20立方英寸的钛材料切削,刀具使用寿命可达到一小时或更长。



山高:JHP770立铣刀

JHP770系列刀具是山高专用于加工钛合金难加工材料的高性能加工刀具,广泛应用于航空及医疗行业,在加工钛合金等难加工材料时具有极为出色的性能。JHP770可提供更高的加工效率或更长的刀具寿命,而其特定的结构设计更让加工可靠性和品质再上一个台阶。


JHP770提供三种接口形式:


圆柱柄。适合于大部分刀柄,其柄部尺寸公差精度达到h5,在使用热胀刀柄夹紧的情况下,可以实现良好的扭矩传递。可以灵活调整夹持长度。


SECO-Weldon。适用于侧固刀柄,可提供高传递扭矩。配合山高EPB5842短型侧固刀柄,可实现最大钢性。若使用侧固刀柄,则无法调整夹持长度,可使用液压刀柄实现在较小范围内调整夹持长度。


Safe-Lock。适用于Safe-Lock刀柄,安装在刀柄中的驱动销与刀柄上的螺旋槽配合,可在极端切削条件下防止刀具被拉出夹头,产生过切或造成机床损坏,也可以实现较高的夹持精度和传递较高的扭矩,实现最大化的切削参数或延长刀具寿命。




JHP770系列刀具其它特征:


中心出水孔。有效控制切削热,帮助排屑,从而实现更高的切削参数或延长刀具寿命。


先进的SIRA复合涂层以及优化的排屑槽形状,提高热磨损和排屑效果,从而有效改善刀具寿命和加工性能。


各切削刃的不等分布,打破加工过程中各切削刃的切削频率,减少切削振动的传递,使加工过程更稳定。


根据刀具直径不同,有4刃和多刃设计,也可用于类似动力铣削等优化的粗加工策略。


加工实例:

零件名称:舱门铰链

零件材料:Ti6Al4V (alpha + Beta) SMG12

冷却方式:乳化液外冷却

加工内容:开槽

刀具:JHP770160E2R400.3Z5A-SIRA


切削参数:

Vc = 60m/min

Fz = 0.055mm/tooth

a= 12

ae  = 16


客户评价:之前使用的刀具重复修磨并使用7次,即使这样,使用山高刀具提高了切削效率,仅此一款刀具每年可为公司节约3177.5欧元。



山特维克:CoroMill® 316Gannet插铣刀

山特维克致力于为客户提供最优质、高效的产品与服务,开发出了专用于钛合金结构件深型腔小拐角高效加工的利器-- CoroMill®316Gannet插铣刀。


特点和益处

该槽型经过优化,适用于:

•具有窄槽的航空航天零件,例如整体叶盘和叶轮

•在需要可达10×D的长刀具悬伸时加工深型腔

对于客户的主要益处

•具有时间和成本效益的解决方案:插铣在悬伸大于4×D时使用。由于切削力主要是径向力,因此,加工过程稳定且可预测

•可换头式铣削系统易于使用,并可确保高刚度和低偏斜



技术信息

•针对自稳定效应经过优化,因为切削力被沿轴向引导。

•经过平衡的前部槽型,ae = 30%×DC

•能够以高达10×DC的长悬伸加工

•极高的生产率,因为插铣能够在有限时间内实现大切深。

•在至少有两个齿啮合时具有最佳性能:ae = 30%×DC,S = 75%×DC

•对于深槽,建议采用卧式加工,以确保最佳排屑

•如有可能,采用转出退刀,以避免在缩回刀具时刀具对壁进行二次切削



客户案例 - 钛合金整体叶盘

零件:整体叶盘

材料:Ti-6264

工序:插铣

机床:Hermle C40




山特维克可乐满

刀具

E316-16WM400-16008G 1730

刀柄

EH16-A15.7-SH-130

zn

4

n,rpm

1393

vc,m/min (英尺/分钟)

70 (230)

vf,mm/min (英寸/分钟)

223 (8.78)



fz,mm/z (英寸/齿)

0.04 (0.00157)

ap mm (英寸)

74 (2.913)

ae mm (英寸)

4.8 (0.190)

金属去除率,cm3/min (立方英寸/分钟)

79 (4.82)

刀具寿命 (min)

80


三菱:VQT5MVRB 5刃带冷却孔立铣刀



三菱综合材料开发的 VQT5MVRB 5刃带冷却孔立铣刀,采用新的5槽型,具有高切削锋利性的圆弧R刃,可实现钛合金的高效粗加工。其是专门为深肩部和深槽加工开发的,深度高达2xd。


由于优化了不规则的5槽几何结构,提供了防高频振动的能力,设计了改善废屑处理的理想形状,可以进行深槽和肩铣。此外,圆弧R与外周刃无缝连接可抑制连接部分异常磨损。圆弧R与外周刃的中心冷却液孔确保为切削刃提供充足的切削液,通过使用最佳切削参数和刀具路径编程,在钛合金中产生每分钟高达250cm³的金属去除率,极大地提高了加工效率。


涂层 

VQ硬质合金立铣刀采用创新的(Al,Cr)N类Miracle Sigma涂层处理,可显著提高耐磨性。涂层表面经过平滑处理,降低切削阻力,同时提高排屑能力。新涂层的极高耐热性和抗氧化性及较低的摩擦系数意味着下一代立铣刀可以最大限度地提高性能,并有助于防止刀具磨损,即使是在最恶劣的切削条件下,也能加工难切削的材料。


零-μ表面 

独特的零μ表面,刀刃保持锋利。虽然以前的技术经常导致锋利性降低,但零μ表面做到了平滑性和锐利性优异,延长了刀具寿命。 


不等螺旋角

大切削深度侧面加工也可抑制高频振颤。


尺寸 

本产品提供三种尺寸,分别为16、20和25mm,角半径分别为3和4mm。不同的拐角半径可以作为特殊的订购项目。