钛合金可切削性的研究及加工刀具设计

分析了钛合金的相对可切削性 ,阐述了钛合金切削加工条件 ;以钛合金车加工和孔加工为例介绍了钛合金加工刀具的设计     

高速切削加工钛合金的刀具材料

概括介绍了钛合金的性能特点,分析了钛合金切削加工困难的主要原因,重点对国内外切削加工钛合金的现状作了详细介绍,由此明确了目前国内和国外切削加工钛合金水平的差距,最后指出在国内寻求一种或几种高速切削加工钛合金刀具材料的紧迫性和必要性。     

钛合金切削性能的研究与应用

本文阐述了钛合金的相对可切削性及钛合金切削加工的切削条件；在此基础上以车加工和孔加工为例说明了钛合金加工的应用。     

切削加工钛合金的切削参数优化研究

钛合金材料因其具有强度高、耐腐蚀性好、耐热高等特点被广泛用于航空航天、舰船、民用工业等各个领域。而钛合金是典型的难加工材料,切削钛合金的加工效率和质量较低。本文选用了不同种牌号的硬质合金刀具,进行了切削加工TC4钛合金刀具磨损及耐用度试验。基于切削加工钛合金的刀具磨损及耐用度试验结果分析,确定了切削速度、切削深度和每齿进给量等切削参数作为设计变量,建立了以切削加工钛合金最大金属去除率为优化目标函数,依据实际加工条件设计了相应的约束条件,最终建立了切削参数优化数学模型。     

钛合金车削技术研究

采用相对切削加工分析法分析钛合金难加工性及影响钛合金车削加工的因素。通过刀具材料、角度选择、切削要素和热处理方法的制定,提高车削钛合金的切削性及零件加工质量。     

钛合金铣削刀具设计方法研究

钛合金属典型的难加工材料,文中从介绍钛合金的加工特点入手,提出一种新的钛合金铣刀设计方法,加工实践表明,该铣刀可提高切削效率及刀具寿命,改善钛合金切削加工困难状况。     

钛合金切削润滑研究现状与发展趋势*

钛合金在航空航天、生物医疗等领域具有广泛而重要的应用,但钛合金是典型的难加工金属,其切削润滑问题是制约钛合金加工效率与质量的关键所在,目前尚未得到较好的解决。从钛合金切削中的摩擦学问题、切削润滑问题、水基润滑问题三方面介绍钛合金切削润滑研究现状,以有望解决钛合金切削润滑问题的水基润滑为基础,从适合于钛合金切削润滑的微量润滑技术及纳米颗粒增效两方面探讨钛合金切削水基润滑研究的发展趋势,并总结以水基润滑剂为基础的高性能钛合金切削液体系设计是未来研发新型高效环保钛合金切削液的重要途径。     

钛合金的深孔套料工艺试验研究

根据钛合金的材料特性和切削加工性能,设计和制造了适合于加工钛合金工件的套料钻并制定相应加工工艺,并对钛合金进行深孔套料加工试验.试验结果表明,切削过程稳定可靠,通过套料加工可显著提高钛合金的材料利用率,为钛合金套料提供了一套有效的加工工艺方法.     

钛合金的超声振动切削

钛合金应用范围广,属难加工材料,一般常需磨削加工。作者应用超声振动切削系统,采用镶硬质合金刀具,对振动切削与普通切削钛合金时的切屑形态、切屑变形与加工表面粗糙度等方面进行了对比试验。试验结果表明,在一定的切削条件下,超声振动切削钛合金时,可避免普通切削时产生的表面缺陷,达到磨削加工的效果。     

实验室钛合金车削加工技术

钛合金具有强度高、热强度好和抗蚀性强等优点，已广泛应用于航空、航天、航海、化工等工业重要领域。由于钛合金的特性，其切削加工性较差，属于难加工材料，通过多年钛合金加工的生产实践总结研究，探索出一些合理的车削加工刀具几何角度及切削参数选择原则及切削注意事项，为钛合金的切削加工提供有益的参考。     

钛合金薄壁件车削加工的研究

传统的钛合金车削加工因其切削速度低,刀具耐用度低,加工质量难于控制,导致加工效率低。经多次钛合金车削加工试验、优选了刀具材料,确定了刀具几何参数,依据刀具磨损情况,提供了较为合理的切削数据。解决了钛合金薄壁件加工变形问题。     

钛合金切削力建模与试验研究

以钛合金切削切屑成形机理为依据,基于Joshi平行剪切区有效应变梯度模型和位错理论,建立钛合金高速切削的切削力模型,采用多因素正交试验法,比较切削力试验测量值与模型计算值,验证了模型的合理性,通过分析正交试验直观图,研究了切削参数对切削力的影响。     

硬质合金刀具高速车削钛合金的切削性能研究

采用单因素试验法,用未涂层硬质合金刀具和TiAlN涂层硬质合金刀具对Ti-6Al-4V钛合金进行了高速干车削试验,通过对切削过程中切削力、刀具寿命、切削温度以及加工表面粗糙度的分析,得出了两种刀具高速干车削钛合金的切削性能,为钛合金高速切削刀具的设计提供了试验依据。     

不同冷却润滑条件下TB6钛合金高速切削表面完整性研究

通过TB6钛合金高速铣削试验,测量观察加工表面粗糙度、表面三维形貌和表层微观组织等表面完整性特征,利用极差法分析切削参数对表面粗糙度影响的显著性,探讨冷却润滑条件对加工表面形貌和表面变质层的影响。研究表明:工艺参数对表面粗糙度影响程度依次为径向切深、切削速度、进给量和轴向切深;相比低温冷风加,微油雾润滑加工时钛合金表面粗糙度低,且表面无明显晶粒变形,表明加工表面塑性变形是影响粗糙度的主要因素。     

Study on cutting temperature during milling of titanium alloy based on FEM and experiment

A finite element model of helix double-edge cutting was developed to study cutting temperature during milling of titanium alloy Ti6Al4V. To improve the accuracy of finite element simulation, a new method to construct material constitutive model was presented, and material constitutive model with big strain, high strain rate, and high-temperature characters for aeronautical titanium alloy in cutting process was established. Using this finite element model, milling process of titanium alloy was simulated. Cutting temperature change curves and values were obtained. An analysis indicates that the highest cutting temperature lies in tool-chip interface and is more close to cutting edge; moreover, the temperature is higher in rake face than flank face of the tool. The embedded semi-artificial thermocouple cutting temperature experiment was improved by substituting constantan band for constantan wire. By comparing the results obtained from finite element simulation and cutting temperature experiment results, a good agreement is found, showing finite element simulation analysis of cutting temperature for titanium alloy is correct.     

预应力切削钛合金的有限元分析

为揭示预应力切削对钛合金Ti6Al4V加工表面残余应力的调整机理,探讨切削时锯齿形切屑的形成过程,基于预应力切削原理建立了钛合金的预应力切削有限元模型,模拟了0、280 MPa和560 MPa这3种预应力下的锯齿形切屑形成过程以及已加工表面的残余应力分布。结果表明:采用预应力切削方法可以调整钛合金已加工表面的残余应力状态;预应力对锯齿形切屑的形成过程和切屑特征无明显影响;在材料弹性极限内施加越大的预应力,表面层残余压应力效果越显著,次表层最大残余压应力值越高,残余压应力层分布也越深。     

高速超声振动切削钛合金可行性研究

钛合金由于其出色的机械性能广泛的应用于航空航天结构组件中。但较低的机械加工性使得钛合金切削速度低,即使在使用先进的切削刀具时,也因切削高温而难以进行高速切削加工。断续切削是一种有效地降低切削温度和改善切削质量的方法,作为典型的断续切削方法,传统超声振动切削（Traditional ultrasonic vibration cutting,UVC）和椭圆超声振动切削（elliptical ultrasonic vibration cutting,EUVC）已取得了显著的加工优势。但振动切削临界速度限制了它们的应用仅在低速切削场合。因此一种新的超声振动切削方法被提出,即高速超声振动切削（High-speed ultrasonic vibration cutting,HUVC）,此时刀具的振动方向与进给方向平行。当切削速度远远超过UVC和EUVC方法的临界速度时,刀具和工件依旧可以在一定的条件下实现分离。从而HUVC方法实现了宏观上的高速切削和微观上的断续切削,提升了钛合金的切削加工性。首先,HUVC方法的原理在文中给出,随后通过一系列使用普通切削（Conventional cutting CC）方法和HUVC方法的高速切削Ti-6Al-4V合金的对比试验来验证HUVC方法的可行性。试验结果表明,因刀具磨损的显著下降,HUVC方法的刀具寿命可最大提升300%。此外,相比CC方法,HUVC方法的切削效率可以显著提升90%,切削力最大下降50%并在连续的切削加工过程中获得更佳的表面质量。     

钛合金铣削加工的PVD涂层适应性研究

利用电弧法沉积制备Al Cr N、Al Cr Si N、Al Cr N/Ti Al N、Al Cr N/Ti Si N四种用于钛合金切削加工涂层,研究了涂层的基本特性及切削使用效果。结果表明,Al Cr N涂层呈柱状生长,通过添加Si等元素或采用多层交替沉积有利于形成细化晶粒组织,提升涂层纳米硬度。切削试验表明,在低速铣削钛合金TC4时,Al Cr N/Ti Al N复合涂层表现最好。在较高速铣削时,四种涂层的刀具表现性能接近。     

高速铣削近α钛合金的切削温度研究

切削温度不仅直接影响刀具的磨损和耐用度,而且也影响工件的加工精度和已加工表面质量。由于钛合金导热性差和化学亲和性强等原因,通常在其切削加工时切削温度高、刀具磨损严重,致使切削速度难以进一步提高。本文重点对钛合金高速铣削时的切削温度进行试验研究,阐明夹丝半人工热电偶法测温原理和所测热电势信号的物理意义。试验选用了3种不同类型的硬质合金刀具,系统地研究了切削用量、冷却条件及刀具磨损等因素对近α钛合金高速铣削时切削温度的影响。