鈦金屬因其自身的材料特性硝锨,在未來(特別是在航空工業(yè)中)將起到越來越重要的作用应胎。鈦金屬具有強(qiáng)度高、韌性好朋井、導(dǎo)熱率低以及特殊的抗腐蝕能力等特點(diǎn)带悼。隨著碳纖維(CFU)被大量用作航空構(gòu)件材料,鈦金屬零部件的應(yīng)用也隨之增加韧仓,這是因?yàn)殁伣饘倥cCFK匹配使用時(shí)鞭畜,兩者間產(chǎn)生的電化學(xué)電位差比鉛金屬與CFK之間的電位差要低。今后臊链,會(huì)有更多更大的結(jié)構(gòu)部件用鈦金屬制造楚瘾,這就對(duì)切削加工的工藝設(shè)計(jì)提出了要求苇均,必須提供能適應(yīng)鈦金屬加工的高效銑削工具。
為了提高銑削加工效率碧农,除了在刀具宏觀幾何結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上下功夫以外溯鱼,改變其微觀幾何結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)也是途徑之一。這里屹堰,首先要提到對(duì)提高切削效率起著重要作用的刃口鈍化處理工藝肛冶。按照人們目前的認(rèn)識(shí),在加工鈦金屬時(shí)扯键,使用刃口鋒銳的刀具對(duì)提高切削效率是有益的睦袖。以下介紹的試驗(yàn)結(jié)果顯示,盡管鈦金屬有這樣的材料特性忧陪,但通過適當(dāng)改變刀具微觀幾何結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)扣泊,同樣可以起到提高切削效率的作用。
具有高復(fù)現(xiàn)性的刃口鈍化處理技術(shù)
刀具刃口鈍化的方式通常有用刷子刷嘶摊、噴丸延蟹、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(shù)叶堆。在兩磁頭之間充滿由磁性顆邻迤混合而成的沖刮介質(zhì),兩磁頭以不同的速度旋轉(zhuǎn)虱颗,被處理刀具置于兩磁頭之間沥匈,在充滿刮削介質(zhì)的流體中作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),介質(zhì)對(duì)刀具的刃口墙滋、后面掸昨、前面和刃溝進(jìn)行沖刷。這種方法也可用于處理PVD涂層刀具巍慧。
由于刀具刃口的幾何形狀不完全對(duì)稱绿壮,其鈍化程度也不均勻。為了能清楚地描述任意一個(gè)切削刃口的幾何結(jié)構(gòu)并园,特采用以下一些參數(shù):前面節(jié)段Sγ湃纸,后面節(jié)段Sα,節(jié)段比例K樊颁,半徑間距△r犀掸。以往的研究表明,刃口經(jīng)鈍化處理后澳银,對(duì)刀具的切削效率有很大影響棒冠。經(jīng)過目前進(jìn)一步研究,人們發(fā)現(xiàn)批型,刀具刃口經(jīng)過非對(duì)稱均勻鈍化處理轧愧,其切削加工性能優(yōu)于對(duì)稱均勻鈍化處理的刀具性能含滴。
本技術(shù)用于刀具刃口鈍化的調(diào)整參數(shù)包括:刀具旋轉(zhuǎn)方向;磁頭旋轉(zhuǎn)方向;刀具旋轉(zhuǎn)速度;磁頭旋轉(zhuǎn)速度;兩磁頭間距;處理過程時(shí)間;刀具在磁頭間的位置;浸沒深度;沖刮介質(zhì)粒度。
磁頭間距和鈍化處理時(shí)間對(duì)處理效果有很大的影響丐巫。延長鈍化處理時(shí)間谈况,刃口鈍化程度隨之加大,但加大程度呈遞減趨勢(shì)递胧。因此碑韵,為了進(jìn)一步加大鈍化量,就需要耗費(fèi)更多時(shí)間和材料缎脾。
若刃口鈍化處理時(shí)間恒定不變祝闻,兩磁頭的間距越小,刃口鈍化量就越大遗菠,這是因?yàn)殚g距減小時(shí)联喘,刮削介質(zhì)比間距較大時(shí)能更多、更牢地吸附在刃口表面辙纬,在刀具和磁頭作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)豁遭,較高的介質(zhì)吸附力會(huì)對(duì)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贺拣。
刃口鈍化能提高刀具耐用度
從經(jīng)過刃口鈍化處理的刀具(如一把帶4個(gè)切削刃的整體硬質(zhì)合金銑刀党滓,直徑D=16mm,螺旋角λ=40°贤丐,前角γ=12°狠楞,徑向后角α=10°)的微觀形狀可以清楚地看到,刀具刃口經(jīng)過精密修整處理后辙求,除刃口被鈍化外盲并,刃溝表面也被拋光。
用經(jīng)過刃口鈍化處理的刀具弟诲,按傳統(tǒng)的切削參數(shù)進(jìn)行加工時(shí)蕾捣,其使用壽命可提高70%。刃口鈍化量越大但珍,刀具的耐磨損性能越好。未經(jīng)鈍化處理的刀具在切削加工時(shí)粉簇,刃口部位會(huì)因細(xì)微破損而出現(xiàn)較大磨損绎术,而這種現(xiàn)象在經(jīng)過刃口鈍化處理的刀具上很少發(fā)生,這是因?yàn)樵谇邢骷庸ぶ兄玻邢魅猩蠒?huì)產(chǎn)生很大壓力材诽,并在經(jīng)鈍化處理的刀刃上形成一些粘結(jié)物,從而使刀刃變得更堅(jiān)固而不易磨損恒傻。
刀具經(jīng)過鈍化處理后脸侥,刃口的切削性能更加穩(wěn)定建邓,這對(duì)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睁枕,因此官边,刀具磨損的分布和過程十分均勻和穩(wěn)定,切削加工的安全性和可靠性也大為提高外遇∽⒉荆
在刃口鈍化量最大的情況下,加大每齒進(jìn)給量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明:當(dāng)每齒進(jìn)給量fz=0.06mm跳仿,即在比普通切削條件增加一倍的情況下诡渴,刀具的耐用度最高。試驗(yàn)在切削量達(dá)到vw=2300cm3時(shí)中斷停止菲语。由于減小了各個(gè)切削刃的切削行程妄辩,因此fz=0.06mm時(shí)比fz=0.03mm時(shí)的刀具耐用度大為提高。
為了加工相同數(shù)量的材料山上,有必要降低刀具的轉(zhuǎn)速伟蕾。而當(dāng)切削厚度大于刀具刃口后面節(jié)段Sα?xí)r,也能改善刀具磨損狀況烟瞳。但是纽材,繼續(xù)提高刀齒進(jìn)給量,會(huì)引起機(jī)床機(jī)械負(fù)荷增大而導(dǎo)致磨損加大航娩,使切削量下降敛纺。另外,刃口經(jīng)過鈍化處理還可降低切削過程產(chǎn)生的顫振炫茄,即使選用較高的切削參數(shù)進(jìn)行切削加工虹体,仍可保證刀具的耐用度∽磁
刃口經(jīng)鈍化處理后怨耸,刀具在使用時(shí)磨損非常均勻,此時(shí)在刀具的前面和后面都會(huì)形成粘結(jié)物耗憨〕擞保
當(dāng)進(jìn)給量較大時(shí),刃口并未出現(xiàn)明顯破損眷篇。為了做進(jìn)一步試驗(yàn)萎河,將每齒進(jìn)給量提高到fz=0.15mm,切削深度減小到ap=5mm蕉饼。當(dāng)切削深度較大時(shí)虐杯,切削力也相應(yīng)增大,從而導(dǎo)致刀具破損昧港。當(dāng)進(jìn)給量也較大擎椰,切削深度ap=16mm時(shí)支子,切削過程會(huì)出現(xiàn)顫振,使刀具發(fā)生破損达舒,機(jī)床主軸也會(huì)受損值朋。
小結(jié)
刃口鈍化處理對(duì)刀具磨損以及切削加工效率有著極大影響。像銑刀這類圓周切削刃休弃、旋轉(zhuǎn)對(duì)稱型的刀具吞歼,可通過磁精密修整技術(shù)進(jìn)行刃口鈍化處理,刀具的前面塔猾、后面篙骡、刃溝也同時(shí)被拋光,這對(duì)于避免產(chǎn)生粘結(jié)十分有利永炭。用經(jīng)過刃口鈍化處理的刀具按傳統(tǒng)切削參數(shù)對(duì)鈦金屬進(jìn)行銑削加工時(shí)掺昵,其耐用度可提高約70%,每齒進(jìn)給量也可明顯提高魏桅。試驗(yàn)顯示博遵,當(dāng)每齒進(jìn)給量fz=0.06mm時(shí),刀具切削狀態(tài)最佳钳葬,在刀具刃口上也觀察不到細(xì)微破損敦驼。
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