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| 文章來源：網(wǎng)上搜集 訪問3060次 2015-11-16 08:51:21 |
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  據(jù)飛機制造商反饋，現(xiàn)在使用鈦合金的工件比以往翻了二倍多。隨著鈦合金工件需求的增多，具有高耐溫性的Ti6Al4V合金、新興Ti5553(Ti-5Al-5Mo3Cr)材料，變得越來越重要了。
隨著鈦合金材料越來越廣泛的應用，刀具及其應用技術也收到了更大挑戰(zhàn)。譬如航空航天工件的加工很有特點：工件壁薄，形狀復雜;深型腔銑加工工藝多。另外再高檔摩托車及醫(yī)療器械制造業(yè)中，鈦合金也常應用在連接件等小型工件的制造。
以下三個因素嚴重影響鈦合金加工時的刀具壽命：非常低的熱傳導(Ti6Al4V=7.56W/mK;鋼Ck45=51.9W/mK)，相對較低的彈性模量(Ti6Al4V=110kN/mm2;鋼Ck45=210kN/mm2)和鮮明的橡膠特性趨勢。切削刃主要集中在切削刃上，而不會像加工鋼件一樣被鐵屑帶走。由于切深相對較淺，所以在人口的很小區(qū)域上，必須能夠承載極高的熱負荷和機械負荷。這就決定了必須采用冷卻液加工。較低的材料彈性模量非常容易引起震動，同時也具有鮮明的橡膠特性趨勢，易使切削刃產生積屑瘤。所以切削速度必須大幅下降。
加工難題：Ti5553
新材料Ti5553的出現(xiàn)使加工變得更糟。Ti6Al4V是一種平衡的阿爾法-貝塔微晶體結構合金(阿爾法=六角形微晶結構，貝塔=中央正方體微晶結構)，而Ti5553則是一種接近于貝塔但更高階的結構，這種結構不僅使合金更加耐熱，也使這種材料更加難以切削，并且Ti5553抗位強度接近于900N/mm2。
對此，瓦爾特圓轉類刀具研發(fā)經(jīng)理Josef Giessler強調：“專業(yè)的鈦合金加工需要優(yōu)化的刀具方案”。當加工直徑在20~25mm/左右時，通常會使用整體硬質合金刀具。為減少震動和降低積屑瘤的產生，刀具的設計極其重要，拋光的簽到面可以帶來極佳的切屑去除，使用AlCrN涂層，帶內冷等都可以大大提高鈦合金加工的質量和效率。
瓦爾特-普瑞特(Walter Prototyp)就已采用了這種解決方案：Duo Protostar Ti40/Ti45整體硬質合金銑刀就具有上述特點。
在空客的一個項目中，Ti40刀具使一個Ti6Al4V材料工件的加工壽命增加了2倍。最高切削量達到了80cm3/分鐘(Vc=25m/分鐘)，并達到了HSS-E刀具加工的直徑32mm。新一代的整硬刀具在25mm加工直徑的情況下，創(chuàng)造了一個標桿，達到了160~200cm3分鐘(Vc=50-60m/分鐘)。對于HSS整體銑刀而言，其發(fā)展已達到了相對的階段高點。
瓦爾特的專家對于加工Ti5553進行了進一步實驗，目的是確定新一代的刀具如何應對更復雜的加工。
此次使用的材料抗拉強度為1400N/mm2，布氏硬度在430.測試刀具為Prostar Ti40，直徑為16mm，z=4.切削數(shù)據(jù)與Ti6Al4V相比，有了很明顯的下降。
Ti5553材料的加工需要降低切削速度約50%(中等加工條件)。槽銑時降低的速度更多，而側面銑時降低的速度少些。大型加工時需要使用可轉為刀片在處理大型工件或金屬去除率較大的加工應用中，需要使用大型刀具，如可轉為刀具�？赊D為刀具這兩年和整體硬質合金刀具的發(fā)展極其相近，主攻方向也在如何加工難加工材料，即針對包含鈦合金材料的(ISO-S)材料組上。現(xiàn)在瓦爾特(Walter)加工難加工材料的標志產品是帶PVD氧化鋁涂層的Tiger.tec?材質(“PVD-Tiger”)。另外兩種材質(帶高耐磨涂層的WSM35和極強人的WSP45)也已推向市場。
與PVD-Tiger同期研發(fā)的另一項目，則是為了適應航空工件的加工應用-G77槽型的設計，該槽型的設計同樣適用于鈦合金的加工應用。其最大特點是帶有一個20度的前角，且另有一個特殊微型槽型。Siegfried Bohnet說：“我們現(xiàn)在正將多種技術，比如Tiger.tec?老虎技術、PVD涂層、高正型槽型和特殊的刀片圓角溶合在一起�！痹摷夹g將會形成一款新刀片ADGT(適用于方肩銑刀，玉米銑刀)或者RO.X(圓刀片刀具)�，F(xiàn)在，這個系列的新產品已成為航空或者鈦合金加工應用中的中堅力量。
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