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1、数控加工工技术论论文：钛钛合金盒盒体的数数控加工工工艺研研究【摘要】：提出出了钛合合金材料料的难加加工特性性、以及及数控加加工参数数的选择择等工艺艺难题，通通过反复复试验总总结对数数控加工工参数、数数控编程程技术、刀刀具材料料和参数数进行优优选，采采用低转转速、快快速进给给、小切切削量和和涂层硬硬质合金金刀的数数控加工工方法，达达到零件件的加工工工艺要要求。【关键词词】：钛合合金；材材料特性性；刀具具材料；数控加加工参数数Studdy oof NNC MMachhiniing Tecchniicall off Tiitanniumm Allloyy BooxAbbstrractt：Prropo
2、osedd teechnnicaal pprobblemm off thhe ddiffficuult-to-macchinne pproppertty oof ttitaaniuum aallooys andd NCC prroceessiing parrameeterr seectiion,etcc.reepeaatedd trrialls ggeneerallizee annd sseleectiivedd prrefeerennce on NC macchinningg paarammeteer,NNC PProggrammminng ttechhniqquess，toool matt
3、eriial andd paarammeteer,tthe NC proocesssinng mmethhod is useed oof ssloww-sppeedd off reevollutiion,rappid appproaach,minnimuum ccutttingg ouutpuut aand coaatedd caarbiidess,reealiizedd paartrrequuireemennt oof pproccesssingg teechnnic.Keyy woordss：tiitanniumm allloyy；maaterriall chharaacteerissti
4、ccs；ttooll maaterriall；NCC prroceessiing parrameeterr随着科学学技术的的快速发发展，钛钛合金不不仅在空空间技术术、海洋洋技术等等领域得得到广泛泛应用，且且在民用用钛方面面的应用用也越来来越多，而而其难加加工的特特性在一一定程度度上又制制约了其其发展，特特别是对对加工刀刀具提出出了非常常苛刻的的要求。1钛合金金材料的的特性钛合金材材料属不不易加工工材料，刀刀具的选选用、刀刀具路径径、加工工参数的的匹配性性不当，就就会加剧剧刀具磨磨损，产产生高温温及应力力变形，材材料表面面还会产产生碳化化，直接接影响零零件的加加工和各各项精度度保证。因因此，掌掌
5、握难加加工材料料的性能能，采用用合适的的刀具，改改进切削削加工参参数以及及采用适适当的编编程技术术，成为为解决该该难题的的关键所所在。钛钛合金的的强度高高，密度度小，因因此其比比强度高高，还有有热强性性好、耐耐腐蚀性性强等特特性。钛钛合金的的弹性模模量低，约约为钢的的1/22，故钛钛合金容容易产生生弹性变变形。如如常用的的（+）钛合合金的b=11 011011 1777 MMPa，密密度=411 3115 gg/cmm3，比比强度b/比合金金钢高。在在同样载载荷条件件下，比比强度高高的材料料可以减减轻产品品的净质质量。钛钛合金的的热稳定定性好，高高温强度度高，在在30005000温度下下，比铝
6、铝合金高高10倍倍。钛的的热导率率低，约约为镍的的1/44，铁的的1/55，铝的的1/110，约约为钛的的1/221。钛合金以以其优良良的性能能，为星星载机载载雷达轻轻型化和和小型化化，发挥挥着独特特的效能能2。2数控加加工刀具具的选择择钛合金在在切削过过程中，硬硬度高，强强度高，合合金成分分多。合合金元素素与碳构构成各种种复杂的的碳化物物，这些些碳化物物既不熔熔于合金金中，又又不聚集集长大，而而以极细细的颗粒粒形式弥弥散分布布在晶界界处，强强化晶界界，阻止止在外力力作用下下的晶界界滑移，使使得合金金显示超超强超硬硬的性质质。在加加工过程程中，必必须作更更大的功功，因而而必然产产生更多多的热。
7、另另外，其其切屑非非常容易易粘接、熔熔接在刀刀尖及刀刀刃附近近，或形形成积屑屑瘤。它它不像普普通钢，切切削时仅仅在前刀刀面因切切屑流动动产生高高热，刀刀屑间因因扩散作作用而造造成月牙牙洼磨损损。耐热热合金的的高温区区则在整整个刀尖尖附近前前后刀面面上，且且后刀面面同时损损伤，更更促使切切削温度度提高，温温度达11 0000以上时时，使磨磨损加快快加剧3。在持续高高温的切切削中，粘粘接物、熔熔接物受受到后续续加工的的冲击而而被冲离离，在强强迫冲离离的过程程中，更更易带走走部分刀刀具材料料，而造造成刀具具缺损、破破损（微微崩、崩崩刃）4。在在切削过过程中，切切屑的形形态呈锯锯齿状，近近似粒状状形态
8、。由由此可知知，在加加工中切切削力是是波动的的，从而而使刀具具承受的的冲击载载荷加剧剧。此外外，刀片片有时也也出现明明显的边边界（沟沟状）磨磨损。故故加工时时用一般般刀具材材料损伤伤很快，使使用寿命命极短。在这种恶恶劣的条条件下，过过去的经经验是，往往往非涂涂层刀片片比涂层层刀片效效果还好好些；而而适应耐耐热钢加加工的涂涂层，直直到最近近才有较较多进展展。在切切削耐热热合金时时，采用用Mirraclle涂层层，型号号为VPP05RRT、VVP100 RTT和VPP15TTF。MMiraaclee涂层实实际上是是以特殊殊专业技技术涂覆覆（AllTi）NN。切削削时涂层层膜的中中铝被氧氧化，形形成
9、了稳稳定的氧氧化铝保保护膜，具具有优异异的耐热热性。3数控加加工关键键工艺控控制针对钛合合金材料料的特殊殊性，进进行加工工前合理理安排好好数控加加工工艺艺路线，是是保证加加工零件件精度和和质量的的重要环环节。在在编程过过程中，要要充分考考虑加工工过程中中出现的的问题，以以规避其其在生成成加工程程序中出出现。3.1铣铣削方式式对于型腔腔铣，采采用顺铣铣的走刀刀方式。在在切削参参数允许许的范围围内，采采用较大大的径向向分层和和较小的的轴向分分层加工工；对于于侧壁两两面都需需加工时时候，采采取台阶阶式来回回铣削，充充分利用用零件的的整体刚刚性，可可提高加加工效率率7。但在切削削过程中中，不允允许刀具
10、具中途停停顿，切切削结束束，立即即退刀，以以免形成成坚硬的的氧化皮皮，加速速刀具磨磨损。对对于加工工中心，可可采用圆圆弧进刀刀和圆弧弧退刀的的方法，减减少刀具具在某一一点的停停留时间间4。3.2编编程控制制（1）进进刀方式式。合理理选取起起刀点、退退刀点、切切入点和和切入方方式。采采用圆弧弧切入方方式，切切入平稳稳，冲击击力小。这这样可以以保证刀刀具不易易受到刚刚性损伤伤。避免免沿工件件轮廓垂垂直方向向进刀，在在切入材材料时要要采用斜斜插式切切入，可可以避免免刀具刃刃齿的崩崩损。从从而可以以有效地地保证后后续加工工及工件件的精度度、粗糙糙度等要要求。精加工时时，考虑虑刀具的的切入和和切出路路线
11、，尽尽量减少少在轮廓廓处停刀刀，以避避免切削削力突然然变化造造成弹性性变形而而留下刀刀痕。（2）走走刀路径径。走刀刀路径对对提高钛钛合金整整体结构构件加工工精度有有着重要要的影响响，对于于具有定定位功能能的表面面，尽可可能采用用由内向向外的铣铣削方式式，这样样形成内内凹的微微观结构构，有利利于定位位。对于于具有单单元框结结构的零零件，尽尽可能采采用由内内向外或或由外向向内的铣铣削方式式，以利利于材料料均匀去去除，使使残余应应力均匀匀释放，并并保持工工件刚度度的均衡衡性，以以减小加加工变形形4。切削削路径尽尽可能采采用直线线切削，减减少在拐拐点处走走圆弧切切削。3.3切切削参数数控制钛合金的的强
12、度高高，粘性性大，切切削中更更容易在在切削区区产生和和积聚热热量。加加之导热热性差，在在大切除除量铣削削时，有有引起燃燃烧的危危险，这这就是铣铣削钛合合金零件件一定不不能选择择高切削削速度的的原因。采用小径径向切入入法切削削钛合金金零件，能能极好地地控制切切削温度度，实现现高速加加工。在在工厂中中使用该该方法，可可提高加加工精度度6。采用低转转数、快快速进给给、小切切削深度度，使材材料快速速分离，不不会产生生高热及及大应力力，刀具具磨损也也较小。切切削速度度、进给给速度、径径向切深深对钛合合金表面面粗糙度度产生不不同的影影响。随随着切削削速度增增加，表表面粗糙糙度在径径向切深深方向略略有下降降
13、，而在在进给方方向先增增加，然然后下降降。3.4装装夹要求求对薄壁工工件在装装夹时注注意一个个“实”字，要要把底面面垫实。零零件的底底面为曲曲面，所所以夹具具体应设设计成相相同的凹凹面，同同时满足足精度要要求。装装夹时，利利用定位位孔销定定位，轮轮廓用辅辅助夹具具固定，刀刀具路径径采用一一粗一精精，分多多次加工工到最后后尺寸，或或采取对对称去余余量法，安安排进给给路线。不不要使用用低熔点点金属及及其合金金（铅或或锌基合合金，铜铜、锡和和镉及合合金）制制作的工工夹具或或临时紧紧固件。与与钛合金金接触的的工夹具具或其他他装置，必必须清洁洁无垢。加加工后的的钛合金金表面，不不允许残残留铅、锌锌、铜、
14、锡锡和镉等等低熔点点金属。如如有残留留，应使使用氢氟氟酸和硫硫酸亚铁铁溶液仔仔细清洗洗。装卸卸清洗过过的钛合合金工件件时，必必须防止止油脂及及指纹污污染，以以免发生生盐应力力腐蚀，使使钛合金金工件断断裂。3.5钻钻孔和攻攻丝（1）钻钻孔。钛钛合金回回弹性大大，钻头头进入工工件后，受受较大径径向及轴轴向力。钛钛合金化化学活性性高，易易造成粘粘刀，切切屑不易易排除，往往往产生生钻头被被咬住、扭扭断钻头头等现象象。选取取专用钛钛合金加加工的高高速钢钻钻头，通通过增厚厚钻芯和和尽量减减小其长长度的方方法提高高刚性。加加工时，避避免钻头头不进给给而在孔孔中打转转，以免免引起加加工硬化化。实际际加工中中测
15、得的的孔径，比比钻头直直径小00.1 mm左左右，这这是钛合合金材料料特性的的表现之之一，故故钻孔可可使用比比标准直直径大00.1 mm左左右的钻钻头。钻钻孔前需需用中心心钻点孔孔，并在在对刀机机上检查查钻头端端部，控控制刀刃刃跳动量量0.02 mm6。（2）攻攻丝。钛钛合金攻攻丝加工工，特别别是小孔孔攻丝加加工很困困难。其其主要原原因在攻攻丝加工工过程中中，造成成钛合金金热膨胀胀。另外外，钛合合金加工工后回弹弹大，易易造成丝丝锥折断断。具体体可通过过以下两两种途径径得以解解决。一是改进进丝锥结结构形式式，将锥锥芯增粗粗和减少少各段丝丝锥切削削刃宽度度，或使使用跳牙牙丝锥可可以提高高刚性及及减
16、小同同被加工工材料的的接触面面积。另另外，采采用螺旋旋槽可增增加丝锥锥锋利程程度，减减小切削削力，避避免丝锥锥折断，有有利于排排屑，使使冷却液液能够较较容易进进入切削削区，改改善丝锥锥冷却及及润滑性性能。并并对螺纹纹底孔设设计提出出公差要要求。3.6润润滑要求求钛合金金盒体零零件在以以上的几几种加工工方式中中，下列列两点需需共同注注意：（1）在在钻削攻攻丝及铣铣削加工工时，使使用的冷冷却液相相同，不不推荐使使用含氯氯冷却液液。因为为在切削削过程中中，切削削液在高高温下分分解释放放出氢气气，被钛钛吸收后后引起氢氢脆；同同时，氯氯还可能能引起钛钛合金高高温应力力腐蚀开开裂。（2）钻钻削浅孔孔时，可
17、可用电解解切削液液；钻削削深孔时时，用NN32机机械油加加煤油，配配比适合合的具体体加工参参数（对对比如表表2、表表3）。加加工状态态如图11所示。金金刀具和和Mirraclle涂层层硬质合合金刀具具，对各各加工参参数分别别进行试试验，在在加工条条件良好好的情况况下，也也可用硫硫化切削削液。可可见，钛钛合金加加工的冷冷却液配配制适合合，可延延长切削削刀具的的寿命。通过以上上分析，采采用TiiC（NN）基硬硬质情况况下，测测得具体体加工参参数对比比如表22、表33。加工工状态如如图1所所示。4结束语语从加工后后零件的的检测结结果及实实验数据据可知，使使用涂层层硬质合合金刀，转转数25500 r/
18、mmin、进进给速度度4000 m/inn、切削削深度00.077 mmm这组数数据，效效果最好好，基本本到达了了设计工工艺要求求。由此此可得出出如下结结论：（1）涂涂层硬质质合金刀刀可满足足钛合金金加工条条件；（2）采采用低转转速，可可降低刀刀具磨损损，延长长刀具使使用寿命命；（3）快快进给速速度，每每刀刃切切削在00.088 mmm左右，不不易产生生加工硬硬化现象象；（4）小小切削量量，可避避免造成成切削温温度过高高而产生生零件变变形。参考文献献：1邹邹喜洋.难加工工材料的的特性及及其应用用前景J.金属热热处理，220033，(44)：444-447.2张张润逹，戚戚仁欣，等等.雷达达结构与与工艺（上上册）M.北京：电子工工业出版版社，220011.3孙孙杰，李李剑峰.钛合金金整体结结构件加加工关键键技术研研究JJ.山山东大学学学报(工学版版)，220099，(66)：881-887.4张张宪.钛钛合金航航空零件件铣削加加工刀具具J.工具具展望，220066，(55):119-221.5汤汤立民.飞机结结构零件件数控加加工技术术研讨J.世界制制造技术术与装备备市场，220066，（33）：664-667.6王王艳，乔乔吉超.典型钛钛合金壳壳体零件件加工工工艺JJ.工工艺与检检测，220077，(77):1126-1288.