一种多孔金属的车削方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于多孔材料的切削加工方法，尤其涉及一种多孔金属的车削方法。
【背景技术】
[0002] 随着多孔金属制备技术的发展，多孔金属在工业领域与人们生活中得到了广泛应 用。而应用多孔金属常常需要将多孔金属材料加工为所需要的形状与尺寸。
[0003] 多孔金属材料可以进行切削加工，如车削、铣削、磨削等加工，但一般难以加工出 高质量的表面，因为切削加工后的多孔材料，其加工面上的孔隙易被堵塞，从而影响材料的 透气性，降低其性能甚至造成加工件失效。如多孔金属加工的骨植入体，表面堵塞将不能使 正常组织长入植入体；此外，切削加工产生的切屑会进入材料孔隙难以清除，也会影响加工 件的性能。
[0004] 目前，JP20020043731切削加工泡沫金属的方法、US2010/0312339生产与切削加 工植入体方法及按照该方法生产的植入体、DE102011121688 (Al)切削加工后将孔隙中聚 集体转化为液态或气态的开孔金属物的切削加工方法、US8323322用多孔金属成形的医疗 植入体及成形方法等文献报道的多孔金属的切削加工方法是首先将待加工的多孔金属坯 的孔隙进行填充固化处理，具体地说是将易除材料呈液态状渗满待加工的多孔金属坯孔隙 或只渗入待加工的多孔金属坯表面孔隙，通过相变使其液态状转化为固态状，再将固化后 的多孔金属坯进行切削加工，形成所需要的形状与尺寸，需要时，加工完后通过相变将多孔 金属件中渗入的易除材料再转化为液态或气态，将其清除，然后清洗。由于填充材料与多孔 金属加工性能不同，加工后的多孔金属表面仍有一定程度的孔隙堵塞，试验表明，上述方法 孔隙堵塞造成的孔隙率减小平均值大于15%，会影响多孔金属件性能。
【发明内容】
[0005] 本发明是为了克服现有技术中的不足，而提供一种进一步减少多孔金属坯表面孔 隙堵塞的多孔金属车削加工方法。
[0006] 本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种多孔金属的车削方法，包括 将待加工的多孔金属坯件的孔隙进行填充固化处理，其特征是：对固化处理的多孔金属坯 件表面进行一道次车削加工后，再沿与上一道次相反的车削轨迹方向进行一个道次车削加 工。
[0007] 本发明的有益效果是：所提供的多孔金属的车削方法，通过车刀对填充固化的多 孔金属坯表面分别沿两个相反方向进行车削，多孔金属网状材料在两个相反方向受到剪切 作用更易断裂去除，减少了多孔金属加工面孔隙堵塞，实现了加工面上的孔隙堵塞的有效 控制。
[0008] 本发明的进一步设置是，每道次车削工步的第一步是用车刀在主轴一侧从多孔金 属坯件夹持端外端部车至所需长度；第二步，用车刀在主轴另一侧从多孔金属坯件第一步 车刀结束车削的长度方向位置开始车削到第一步车削起始的端部，主轴旋转方向与第一步 相反，车刀进给速度及切削速度与第一步相同，车削深度为第一步车刀车削深度的20%~ 100% 〇
[0009] 该技术设置的有益效果是：可高效连续实现对金属坯表面分别沿两个相反方向进 行车削，并易于去除在切削时由于填充材料与多孔金属车削性能不同造成金属网状材料受 力弯曲形成的毛边。
[0010] 本发明还可进一步设置为，加工时用低温介质使刀具附近加工区达到一 40°C以下 并在整个加工过程中保持。
[0011] 该技术设置的有益效果是：多孔金属网状材料低温下在两个相反方向受到剪切作 用更易脆断。
[0012] 本发明还可进一步设置为：最后一道精车工序的刀具刀尖圆角半径不得大于 0. 3mm〇
[0013] 该技术设置的有益效果是：规定刀具刀尖圆角半径不得大于0. 3mm保证了刀具刀 尖锋利，易于将材料切断，刀具刀尖磨钝易于使多孔金属材料加工表面出现毛边使其堵塞。
[0014] 本发明对加工多孔钛、多孔钽、多孔铌的的进一步设置是：在车削多孔钛时，用低 温介质使刀具附近加工区达到一 170°C以下并在整个加工过程中保持，车削参数取：粗车 为：切削深度取〇. 65mm~I. 8mm，车刀进给速度f=65mm/min~75mm/min，切削速度v=80m/ min~100m/min ;精车：切削深度取0. 03mm~0. 6mm，车刀进给速度f=45mm/min~65mm/ min,切削速度v=100m/min~120m/min。在车削多孔钽时，用低温介质使刀具附近加工区 达到一 180°C以下并在整个加工过程中保持，车削参数取：粗车为：切削深度取0. 65mm~ 1. 8_，车刀进给速度f=85mm/min~105mm/min，切削速度v=50m/min~70m/min ;精车：切 削深度取〇. 03mm~0. 6mm，车刀进给速度f=45mm/mi η~80mm/min ,切削速度v=70m/min~ 90m/min。在车削多孔铌时，用低温介质使刀具附近加工区达到一 40°C以下并在整个加工过 程中保持，车削参数取：粗车为：切削深度取0. 9mm~2. 5mm，车刀进给速度f=85mm/min~ 105mm/min，切削速度v=50m/min~70m/min，精车：切削深度取0. 03mm~0. 8mm,车刀进给 速度f=45mm/min~80mm/min，切削速度v=70m/min~90m/min。用所述方法对上述三种材 料加工，经检测表明可使加工面孔隙堵塞造成的孔隙率减小平均值< 7%，实现了加工面上 的孔隙堵塞的有效控制。
【附图说明】
[0015] 图1是本发明的车削工艺示意图； 图2是图1的右视图顺时针旋转90° ; 图3是加工的多孔金属件； 图中，1、在加工的多孔金属件，2、第一步用车刀，3、第二步用车刀，4、加工件夹具， 5、车床主轴箱。
【具体实施方式】
[0016] 下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用 于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，凡是依据本发明的技 术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案 的范围内。
[0017] 实施例1 一种多孔钛金属的车削方法，加工件如图3,其中，大端dl=24. 8_，其长度为60_，小 端d2=23mm，其长度为40mm，所用毛坯直径为30mm;用高硬度石蜡(硬度Shore D 55-60)将 孔隙率为60%~70%的多孔钛金属坯填充固化，用车床主轴箱5上夹具4将其固定夹紧，进 行车削加工，用液氮使刀具附近加工区达到一 170°C~一 180°C并在整个加工过程中保持， 加工多孔金属件1时，先加工大端，将毛坯加工到直径为24. 8mm。第一道工步为粗车，刀具 材料采用硬质合金YG8,将外圆由Φ30mm车至Φ25. 1mm，加工的轴向长度为110mm，将该车 削工步分为两个步骤，第一步，用车刀2从多孔金属件1端部沿轴向车110mm，车削深度为 I. 8mm，车削参数取：车刀进给速度f=65mm/min，切削速度v=80m/min，第二步，用设置在主 轴另一侧与第一步用车刀2相对的车刀3从第一步车刀2结束车削的长度位置，即距多孔 金属件1端部IlOmm处开始车削到端部，主轴旋转方向与第一步相反，车削深度为〇. 65mm, 其余车削参数与第一步相同。第二道工步为精车，车刀采用聚晶金刚石刀具，将外圆由 Φ25. Imm车至Φ24. 8mm，加工的轴向长度为110mm，加工方式与第一道工步相同，其中，第 一步车刀2车削深度为0· 12mm，第二步车刀3车削深度为0· 03mm，两步车削参数均取：车刀 进给速度f=65mm/min，切削速度v=120m/min。再加工小端，将一端直径加工至23mm，该端 轴向加工长度为45mm。用精车方式，车刀采用聚晶金刚石刀具，加工方式与第一道工步相 同，其中，第一步车刀2车削深度为0. 6mm，第二步车刀3车削深度为0. 3mm，两步车削参数 均取：车刀进给速度f=45mm/min，切削速度v=100m/min。车完后取下工件，通过150°C高温 蒸汽将多孔钛金属件中渗入的高硬度石蜡转化为液态并清除，用线切割按照长度尺寸要求 切割两个端面，长度上达到图纸要求，然后清洗，最终完成加工，经检测表明，加工后表面堵 塞很少，加工面孔隙堵塞造成的孔隙率减小平均