刀具的发展提升了钛合金的铣削性能

【中钨在线新闻网-钨新闻】

由于钛合金已成为机加工车间越来越常用的材料，相应的加工工艺是否能进一步发展，使其性能和加工效果达到全新的水平就成为至关重要的因素。在钛合金的加工中，铣削占据主导位置，部分原因是在飞机机身零件中加工出型腔、外形、槽和边缘都是极具挑战的工序。

正如粗加工和精加工工序必须按照不同的参数规划，对于可转位刀具和整体硬质合金刀具来说，与不同的应用领域联系的钛合金铣削也随之出现。需加工的尺寸和形状以及合适的刀具型号是第一位决定因素。可转位刀具去除材料的效率最高，现在已经被看作是粗加工的首选，在大而平的表面的精加工中，它也是无可匹敌的。整体硬质合金刀具广泛应用于半精加工和精加工工序，以及当对于可转位刀片刀具来说半径、型腔及槽的尺寸过小时，整体硬质合金刀具也是理想的解决方案。

径向铣削非常适合钛合金加工。但是，大的径向切削深度会大大缩短刀具的寿命，而大的轴向切削深度对切削温度的影响甚微，所以不会以相同的方式影响刀具寿命。因此，使用密齿距的长刃铣刀，同时运用30%的径向切深以及具体应用所允许的最大轴向切深是高效去除钛合金材料的最佳方法。

由此，长刃铣刀适合众多钛合金零件的侧壁粗铣和精铣。长刃铣刀的长螺旋刃非常适用于钛合金加工中的大量径向铣削。可转位刀片长刃刀具由多排刀片组成，这些刀片与连续磨削的整体硬质合金刀具切削刃一样。目前，从刀具的底部起沿外周上升排列可转位刀片已达到钛合金中实现良好加工性能和安全性的极限。可实现高效排屑的大尺寸排屑槽是必需的，并与高效的正前角、锋利的刀片相结合，组合成了可实现出色加工性能的可转位长刃刀具。

对于钛合金铣削来说，切削刀片的稳定夹持是至关重要的，即使是在粗加工中，切削刀片的任何移动都会导致不均匀磨损，并使切削刃处于危险之中。轻微的磨损迹象会在钛合金切削过程中使切削刃变钝，从而加快磨损并导致刀具破损。对于一排紧密固定的连续刀片来说，刀片的轴向支撑特别难，会导致对刀片螺钉的过度依赖。因此，在使用长刃铣刀时，获得杰出性能的最佳方法是在刀片和刀体之间牢固地接口。刀片座必须有一个确定的支撑和锁紧装置，还要特别考虑到轴向力和旋转力。

在此背景下，CoroMill?690长刃铣刀（专用于钛合金加工）的研发重点在于拥有创新性的刀片设计。刀片能够精确定位并固定锁紧可确保高金属去除率以及宽敞的排屑槽。CoroMill 690铣刀所配备的刀片代表了刀片制造技术发展的新成果，专为钛合金加工时所需的切削过程而优化。这种直接压制的锋利刀片具有切削动作轻、吃刀充足、功率要求低以及高进给率的优点。此外，专为钛合金径向铣削而优化的槽形还有助于延长刀具的寿命。这样一来，就为高效去除大量材料的边缘与型腔粗加工提供了一种坚固而可靠的高性能刀具，加工飞机结构件时通常就需要这种刀具。

由于钛合金易发生化学反应，因此在加工期间容易使工件材料焊接到切削刃上，从而会影响刀具寿命，并导致切屑的二次切削和硬屑堵塞。在高压下从喷嘴喷出的冷却液对温度控制起着关键的作用，并因此影响加工结果和可靠性。刀具喷嘴直接对准刀片上与精加工表面相接触的部分，从而在切屑与刀片前刀面之间形成所谓的“液压楔”。因为这些喷嘴孔属于刀具的不可调整部分，因此在装配时已进行过优化并消除了不稳定因素，这样一来就能够获得更具一致性且更安全的加工过程。

可转位铣刀出于实际原因，其直径下限为12 mm，而硬质合金刀具基于性价比考虑，其直径上限为25 mm。 中间和重叠范围选择取决于具体应用。对于精加工，精磨的的整体硬质合金立铣刀通常是最佳解决方案，而对于粗加工，最佳解决方案则是可转位刀具。但是，适合这种中间范围的刀具还在继续发展，因为刀具模块化通过这种可换头式铣刀提供了一个完全不同的视角。

深且窄的型腔需要较长的刀具可达性。要使这些型腔不成为加工时的瓶颈，需要一种能够提供良好性能的解决方案，并结合小刀具加工能力和加工灵活性。为深入型腔内部而使用加长夹头来夹紧整体硬质合金立铣刀并不能实现最佳的稳定性，因为这样会限制切削参数，并为零件质量带来风险。但是，可换头式刀具有整体硬质合金刀具的可转位性和精加工能力的双重优点。

从性能与加工结果、刀具成本角度以及灵活性要求来看，可换头式刀具系统在10～25mm的刀具直径范围内优势明显。不仅可提供高度灵活性，还能够降低刀具库存。其精加工能力要优于可转位刀片刀具，并且与整体硬质合金刀具相比，刀具的成本得到大幅降低，此外，不必担心因重磨而使刀片尺寸变小。由于能够选择不同的刀头与刀柄进行组合，因此能提供高度的灵活性和更多的优化可能性。

在粗加工铣削中，为了获得最佳金属去除率，轴向切削深度是需要考虑的主要因素；而在精加工铣削中，必须考虑选择最佳的进给率。在钛合金加工中，无论是粗加工还是精加工，尽管切削速度可以不同，但是它总是受到限制的。了解了这些钛合金加工时的基本原则，就可以为优化工序做许多工作，从而使钛合金加工更具竞争力并实现可靠的加工过程。需要考虑的四项关键因素是机床能力、冷却液供给、切削刀具和加工方法。

在切削速度较低的径向铣削时，机床需要有足够的功率和力矩，也要求有合适的主轴，以获得满意的金属去除率。如果机床也使用小直径刀具，则主轴速度范围需要足够高，以获得出色的加工结果。一般来说，需要评估主轴接口，它的联接稳定性不能太弱。为了获得足够的刀具弯曲刚性，良好的端面和锥度接触是基本要求；为了消除螺旋或径向铣削刀具产生的刀具上的拉力，足够的夹紧压力至关重要。

铣削刀具的新发展带来的性能提升直接增强了钛合金材料的性能。在克服钛合金材料的加工挑战中，专用刀具起到了主要作用，在优化部分，为工序选择和应用正确的刀具发挥了重要作用。

与普通加工相比，钛合金铣削的方法和编程技术更甚一筹。按照推荐的方法加工圆角和轮廓，可在机床的生产周期和尽量减少废品方面取得与众不同的结果。通常，为确保从一开始就以正确的刀具路径加工，在加工前多花点时间来优化编程，与选择现成的工艺相比，将起到事半功倍的效果。

有色金属生产商、供应商：中钨在线科技有限公司                                                             
产品详情查阅：http://www.chinatungsten.com
订购电话：0592-5129696 传真：0592-5129797
电子邮件：sales@chinatungsten.com
钨图片网站：http://image.chinatungsten.com
钨视频网站：http://v.chinatungsten.com
钨新闻、价格手机网站，3G版：http://3g.chinatungsten.com