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鈦合金的剪切模量小、熱傳導導溫系數小,是一類眾所周知的難加工金屬材料,特別展開亂石研磨時技術難度更大。圖1右圖為在某一鈦合金零件上加工兩個寬為4mm、伯德角30mm、Luzy300mm的亂石的加工示例。
對普通金屬材料(如45鋼),加工前述亂石常選用高速鋼(W18Cr4V)磨料車床(φ120×φ40×4,60齒)展開銑床,并充分加熱,即可獲得良好的銑床效果。但對鈦合金TC4金屬材料,用前述磨料車床研磨深度為30mm的盲槽時,兩個新小刀在加工第1~2件鉆孔細穗產生破損,其研磨刃變鈍,如不及時展開刃磨,則研磨刃后方的抬升會顯著增大,研磨區的金屬形變也增大,同時,破損后的元寶草不斷減小,從而加大了后面與已加工表面的空氣阻力,使研磨熱增加,引致研磨環境溫度急速升高。在加工第二個零件時,其刀齒兩側刀刃顯著壞掉,特別是刀齒腹部和容屑槽里都粘有鈦屑,說明在研磨過程中發生了嚴重的抬升。這是雖然除了鈦合金熱傳導導溫系數小,鈦合金金屬材料與金屬材料塑性大等原因造成研磨環境溫度急速升高外,還存在著雖然容屑槽不夠大引致排屑困難。如對前述破損的小刀展開刃磨,需將壞掉的刀刃完全插滿,其小刀直徑約要磨掉3~4mm,這種,一把的刃磨單次會大大增加,使刀齒的容屑槽變得更小。實踐說明,經過這種刃磨后的小刀,最多只能加工兩個零件。為此,在研究中打聲將新小刀展開跳齒以增大車床的容屑內部空間,結果發現,此種方法可使的使用壽命提高3倍左右,每個小刀可加工5個零件。此種可滿足用戶科學研究試作的需要,但不能滿足用戶批量制造的明確要求。
我們利用對磨料車床展開跳齒的辦法,可使用于銑床鈦合金TC4的磨料車床使用壽命獲得顯著提高。此種方法可增加與鈦合金金屬材料的磨擦,并可增大容屑內部空間,但此種方法的發展潛力有限。從制造工作效率和成本的角度考量,應設計軟質合金(YG15)沖壓和高速鋼(W6Mo5Cr4V2Al)沖壓.
用軟質合金沖壓和高速鋼沖壓對前述鉆孔的內襯加工展開測試(研磨前提相同),高速鋼沖壓能加工6個零件,而YD15沖壓可加工30個零件。綜合磨料車床和跳齒磨料車床,在研磨用量為ap=7mm,f=0.3mm/r,v=26m/min的前提下展開測試,可得出破損與加工槽數之間的關系。
從圖3可以看出,在鈦合金亂石銑床加工中,的破損主要與金屬材料有關,對鈦合金此種難加工金屬材料,應優先選擇換用細顆粒軟質合金金屬材料,可大大提高其加工工作效率和加工質量。此外,研磨部分的結構也很重要,既要考量刀齒有較大的容屑內部空間,又要考量換用合理的齒式以提高加工工作效率。因此我們換用4齒或6齒軟質合金沖壓式槽車床,滿足用戶了鈦合金亂石批量加工的明確要求。
測試說明,對鈦合金亂石銑床加工,選用跳齒磨料車床與常規性磨料車床相比,使用壽命提高3倍;選用YD15軟質合金沖壓車床可顯著提高使用壽命。
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