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鈦金屬切削刀具的鈍化技術

來源:鈦棒,鈦板,鈦管,鈦絲,鈦設備,鈦合金,鈦材 發布時間:2016-4-26 15:29:47

金屬具有強度高、韌性好、導熱率低以及特殊的抗腐蝕能力等特點。隨著鈦零部件被大量用作航空構件材料,鈦金屬零部件的應用也隨之增加,今后,會有更多更大的結構部件用鈦金屬制造,這就對切削加工的工藝設計提出了要求,必須提供能適應鈦金屬加工的高效銑削工具。

按照人們目前的認識,在加工鈦金屬時,使用刃口鋒銳的刀具對提高切削效率是有益的。以下介紹的試驗結果顯示,盡管鈦合金有這樣的材料特性,但通過適當改變刀具微觀幾何結構的設計參數,同樣可以起到提高切削效率的作用。由于刀具刃口的幾何形狀不完全對稱,其鈍化程度也不均勻。為了能清楚地描述任意一個切削刃口的幾何結構,特采用以下一些參數:前面節段Sγ,后面節段Sα,節段比例K,半徑間距△r。以往的研究表明,刃口經鈍化處理后,對刀具的切削效率有很大影響。經過目前進一步研究,人們發現,刀具刃口經過非對稱均勻鈍化處理,其切削加工性能優于對稱均勻鈍化處理的刀具性能。

刃口鈍化能提高刀具耐用度。從經過刃口鈍化處理的刀具(如一把帶4個切削刃的整體硬質合金銑刀,直徑D=16mm,螺旋角λ=40°,前角γ=12°,徑向后角α=10°)的微觀形狀可以清楚地看到,刀具刃口經過精密修整處理后,除刃口被鈍化外,刃溝表面也被拋光。用經過刃口鈍化處理的刀具,按傳統的切削參數進行加工時,其使用壽命可提高70%。刃口鈍化量越大,刀具的耐磨損性能越好。未經鈍化處理的刀具在切削加工時,刃口部位會因細微破損而出現較大磨損,而這種現象在經過刃口鈍化處理的刀具上很少發生,這是因為在切削加工中,切削刃上會產生很大壓力,并在經鈍化處理的刀刃上形成一些粘結物,從而使刀刃變得更堅固而不易磨損。刀具經過鈍化處理后,刃口的切削性能更加穩定,這對提高鈦金屬的加工效率尤為重要。由于可有效避免刃口破損,因此,刀具磨損的分布和過程十分均勻和穩定,切削加工的安全性和可靠性也大為提高。在刃口鈍化量最大的情況下,加大每齒進給量的試驗數據表明:當每齒進給量 fz=0.06mm,即在比普通切削條件增加一倍的情況下,刀具的耐用度最高。試驗在切削量達到vw=2300cm3時中斷停止。由于減小了各個切削刃的切削行程,因此fz=0.06mm時比fz=0.03mm時的刀具耐用度大為提高。為了加工相同數量的鈦材,有必要降低刀具的轉速。而當切削厚度大于刀具刃口后面節段Sα 時,也能改善刀具磨損狀況。但是,繼續提高刀齒進給量,會引起機床機械負荷增大而導致磨損加大,使切削量下降。另外,刃口經過鈍化處理還可降低切削過程產生的顫振,即使選用較高的切削參數進行切削加工,仍可保證刀具的耐用度。

刀具刃口鈍化的方式通常有用刷子刷、噴丸、滾筒拋光等。本文介紹一種較新的刃口鈍化處理 ――磁精密修整技術。在兩磁頭之間充滿由磁性顆粒混合而成的沖刮介質,兩磁頭以不同的速度旋轉,被處理刀具置于兩磁頭之間,在充滿刮削介質的流體中作旋轉運動,介質對刀具的刃口、后面、前面和刃溝進行沖刷。這種方法也可用于處理PVD涂層刀具。若刃口鈍化處理時間恒定不變,兩磁頭的間距越小,刃口鈍化量就越大,這是因為間距減小時,刮削介質比間距較大時能更多、更牢地吸附在刃口表面,在刀具和磁頭作旋轉運動時,較高的介質吸附力會對刃口形成較大壓力,從而使刃口表面材料獲得更佳的刮削效果。

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