钛合金的高速立铣加工

<正> Ti6Al2Sn4Zr2Mo和TiA116V4这两种钛合金都是很难加工的材料,目前工厂用立铣刀加工时,切削速度很低,加工周期也较长。德国的MTU(发动机涡轮协会)为了减少这类材料的加工时间和降低加工成本,进行了高速立铣加工技术的研究。研究结果表明,切削速度可比现在提高10倍,即切削深度为0.045mm,切削速度为100m/min。     

钛合金材料零件加工的刀具参数选择

Ti5-5-5-3、Ti6-4是我公司首次进行加工的材料,与以往加工过的TC-18、TC-4等钛合金材料相比更难加工,加工工艺性及刀具耐用度更差。因此,加工刀具的选择显得尤为重要。通过刀具参数选择试验,确定加工钛合金刀具切削参数,为今后加工同类材料钛合金提供技术参考,填补我公司在新型钛合金工艺切削参数上的空白。     

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。     

切削参数对高速切削钛合金刀具磨损的影响

钛合金具有抗腐蚀性、高耐热性以及比强度高等特点,广泛用于医疗化工、航天工业,然而由于其导热系数小、高温化学活性高,切削过程中刀具磨损严重、加工表面质量差等成为加工制造的难题。以Ti6A14V钛合金为研究对象,建立了切削力解析模型,分别选取PCD和TiAlN涂层刀具,通过单因素实验对比研究切削参数对两种刀具高速铣削Ti6Al4V的切削力变化规律,对刀具的磨损形态进行了分析,探究切削参数对高速切削钛合金刀具使用寿命的影响,试验表明:在相同切削条件下硬质合金PCD涂层刀具可有效提高刀具切削Ti6Al4V的使用寿命,该研究对提高国产刀具性能,实现钛合金的高速高效切削有着重要的现实意义。     

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。     

不同冷却方式对钛合金切削过程的影响研究

为了揭示不同冷却方式对钛合金切削过程的影响规律,以硬质合金刀具切削钛合金Ti6Al4V为研究对象,采用Johnson-Cook材料本构模型,运用金属切削仿真软件Advant Edge进行了高压冷却、浸入式冷却以及局部喷射冷却的切削仿真分析。仿真结果表明:三种冷却方式中,刀具高温区主要分布在切削刃附近区域;浸入式冷却中切削刃温度和应力最低、切削力最小;浸入式冷却切削性能最好,其次为高压冷却,局部喷射冷却最差。研究结果可为钛合金切削加工时选择有效的冷却方式提供理论指导。     

基于ABAQUS的切削钛合金的数值模拟分析

基于ABAQUS仿真软件,模拟了切削加工钛合金TC4(Ti6Al4V)的过程。预测出切屑的形状和剪切角的大小,验证了通过剪切失效和单元删除模型实现切屑分离符合切削理论。     

基于响应曲面法的高速铣削Ti6Al4V表面粗糙度的预测模型与优化

提出了一种铣削难加工材料钛合金Ti6Al4V表面粗糙度的建模方法。采用BBD响应曲面法,建立了用于表面粗糙度预测的多元回归模型,运用方差分析检验了该预测模型的拟合度,利用响应曲面法对表面粗糙度建立等值响应曲面,从而可以通过切削参数的优化在保证加工质量的前提下获得更高的材料去除率,实现难加工材料钛合金高效切削。     

PCBN刀具高速切削钛合金切削力和表面质量的研究

针对PCBN刀具材料和钛合金Ti6Al4V工件材料的特点,采用单因素试验法,对切削力和已加工表面粗糙度进行研究。通过与其它刀具材料作对比,证明了PCBN在高速、低进给量、低背吃刀量下切削钛合金可以得到较平稳的切削力和较低的工件已加工表面粗糙度。     

CBN刀具正交切削钛合金温度场的有限元分析

应用ABAQUS/Explicit软件建立了钛合金Ti6Al4V的二维正交切削模型,采用温度—位移耦合分析步,研究了CBN刀具二维正交切削Ti6Al4V时切削参数及刀具前角对切削温度的影响。研究结果表明,切削速度、切削厚度的增大均会使切削温度升高,其中切削速度对切削温度的影响最大,切削厚度次之;切削温度随着刀具前角的增大而降低,但当前角继续增大至20°后,切削温度略有上升。切削区高温分布区域随切削速度的增加而有所减小,随着切削厚度的增加,切削区高温分布区域增加。     

绿色铣削Ti6Al4V的切削变形试验研究

钛合金Ti6Al4V的切削加工性很差,为实现其高效绿色切削,提出了用过热水蒸汽和电离空气作冷却润滑剂的绿色切削技术,分别在干切、乳化液、水蒸汽和电离空气条件下采用硬质合金铣刀YG6对Ti6Al4V进行了铣削试验,通过快速落刀装置获取了铣屑根,对绿色铣削Ti6Al4V时的切削变形进行了分析。试验结果表明:铣削变形随铣削速度vc和每齿进给量fz的增大而减小;水蒸汽和电离空气可减小铣削变形。     

钛合金TC—9钻削试验

<正> 由于钛合金具有强度高、耐腐蚀性能好、热强性能好的特点,因而它在航天、航空工业中得到日益广泛的使用。但又由于钛合金弹性模量小、导热系数低、化学亲合力强,给切削加工带来了困难。为此,我们对钛合金的钻削进行了切削试验,选择合适的刀具材料,几何参数与最佳切削用量。TC—9钛合金钻削试验在立式钻床Z535上进行,采用组合夹具;电解润滑冷却液,钻头采用φ5、φ8、φ12、φ16四种规格;W_8Cr_4V、W_6Mo_5Cr_4—V_2Al(M_2Al)、W_2Mo_9Cr_4VCo_8(M_(42))等三种材料;分别以三种速度、三种走     

超低温大进给铣削Ti6Al4V钛合金的刀具磨损试验研究

以液氮作为冷却介质,对难加工材料Ti6Al4V钛合金进行了大进给铣削试验。研究分析了刀具耐用度、刀具磨损区的宏观形态与微观形态,并与干铣削进行了对比分析。研究结果表明:相对于干切削,液氮冷却下超低温、大进给铣削Ti6Al4V钛合金可以减缓热裂纹的产生,显著提升刀具耐用度;两种冷却润滑条件下的刀具使用寿命主要由沟槽磨损决定。     

Ti6Al4V钛合金枪钻加工轴线直线度误差试验研究

针对某大型飞机轴类零件深孔加工粗糙度差、轴线偏差和切屑不易控制等问题,进行了Ti6Al4V钛合金枪钻加工试验,测试了枪钻加工深孔的轴线偏差、孔径误差和加工表面完整性,并分析了产生偏差的主要原因。从而优化了Ti6Al4V钛合金枪钻加工工艺参数,得到了Ti6Al4V钛合金17深孔枪钻加工最佳工艺参数,最终实现了860mm深孔的枪钻加工,使得最终综合误差控制在0.2mm以内,表面粗糙度Ra小于1.6μm。     

稀土强韧化陶瓷刀具材料的研制

研制出一种稀土钇强韧化Al2O3/Ti(C,N)新型陶瓷刀具材料,并对其力学性能和切削性能作了研究,表明稀土钇的适量添加能有效改善Al2O3/Ti(C,N)陶瓷刀具材料的力学性能,其抗变强度和断裂专访性分别达到1010MPa和6.1MPam^1/2。大量的切削实验表明,在切削淬硬45钢时,该刀具材料不仅具有良好的耐磨性能。而且具有较好的抗破损性能,其抗破损性能比相应不含稀土钇的Al2O3/Ti(C,N)陶瓷刀具材料高约20%。     

钻头几何参数对CFRP/Ti加工轴向力的影响

碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)与钛合金组成的叠层构件被广泛应用于航空航天领域,CFRP/Ti叠层材料的制孔加工一直是航空领域的热门话题。在使用机器人对飞机上的大型CFRP/Ti叠层构件进行制孔加工时,应在加工过程中尽量保持较小的轴向力。因此,为了研究钻头几何参数对CFRP/Ti叠层材料加工轴向力的影响,采用不同几何参数的无涂层硬质合金麻花钻对CFRP/Ti叠层材料进行钻削试验。结果表明,对CFRP/Ti叠层材料加工轴向力的影响顺序由大到小依次为横刃>顶角>螺旋角;当钻头的几何参数为顶角119°,螺旋角19°,横刃长0.3mm时,加工轴向力最小,制孔质量更好。     

Ti55531钛合金车架横梁机械加工工艺研究

Ti55531属于新研超高强度钛合金,某新型飞机起落架车架横梁采用Ti55531钛合金锻件加工。在分析、对比TC18钛合金加工的基础上,通过多次的试加工,确定了合适的加工刀具,得到了较合理的切削参数。合理安排工艺流程,解决了车架横梁的加工难题,为Ti55531钛合金零件的加工提供了新方法。     

钛合金磨削表面粗糙度的研究

<正> 一、关于钛合金磨削的理论钛合金比之其它金属、合金,有其凸出的优点:比重小(约为钢的一半);硬度高(达 Rc37),超过铜和铝,能与钢铁相比;耐蚀性好,即使在强酸强碱甚至“王水”中浸泡几天也没关系。钛合金的基体是 Ti,以牌号 Tc—4为例、材料成份为:Ti:88～91％,Al:5.5～6.8％,V:3.5～4.5％,Fe:0.3％。其熔点相当高,(达1700℃),且弹性模量小,传热性很差(约为45钢的1/6～1/7。这就使得钛合金的激活能较大,     

激光加热辅助车削钛合金Ti6Al4V的数值研究

研究了激光辅助加热条件下钛合金Ti6Al4V的切削过程。采用高斯热源分布模型对激光加热钛合金的温度场进行了模拟,分析了激光功率、移动速度、光斑直径等加工参数对加工结果的影响。基于JohnsonCook本构模型和Johnson-Cook失效断裂准则,采用完全热力耦合有限元分析模型,对激光辅助正交车削钛合金Ti6Al4V进行了数值仿真研究。最后通过分析仿真结果,证实了激光辅助加工的有效性。     

硬质合金刀具铣削Ti6Al4V材料性能研究

Ti6Al4V材料具有良好的性能,广泛应用于航空、航天、医学等领域。这一材料属于典型难加工金属材料,对刀具的切削性能要求较高。对YG6硬质合金刀具干式铣削Ti6Al4V材料时的刀具磨损形态、切削力、切屑形态进行了研究,结果表明,在其它切削参数相同的条件下,低速切削时刀具磨损主要表现为粘结磨损、磨粒磨损、边界磨损。随着切削速度的加快,刀具磨损加剧,主切削刃出现微崩刃。在较高的切削速度和较大的进给量下,刀具磨损进一步加剧,刀尖处磨损最为严重,前刀面出现剥落现象。在进给量和切削深度保持不变的情况下,切削速度加快,切削力出现减小的趋势。YG6刀具切削Ti6Al4V材料容易形成节状切屑,这会对加工表面质量产生不利影响。