专利名称：钛合金高速切削工艺方法
技术领域：
本发明涉及一种钛合金高速切削工艺方法。
背景技术：
钛合金材料具有许多优良的特性，例如在高温下仍然可以保持高的比强度，以及优良的抗腐蚀性，所以被广泛应用于航空航天领域。关于钛合金的切削加工已有许多研究，包括刀具磨损、切屑成形(尤其是锯齿状切屑成形机理)、切削参数优化等。现有研究的切削速度比较低，线速度基本保持在100m/min左右。由于钛合金的一些固有材料属性，如低热导率、低弹性模量、高温下保持高的强度，以及易于与许多刀具材料产生化学反应等特点，在一般切削加工中，在加工区域会产生非常高的温度，导致切屑产生燃烧，一部分与刀刃产生焊接，还有一部分粘结在加工表面，因此加剧了刀具的磨损，也降低了加工表面质量。另外，加工表面较高的温度将导致加工表面产生加工硬化层，降低了零件抗疲劳强度。为了有效的降低刀具磨损，提高零件加工表面的质量，本发明中采用高压氮气强制排屑和阻燃工艺，实现钛合金高速切削。主要优点第一，利用高压氮气可以将切屑迅速、有效的排除；第二，钛合金切削加工产生的大量热量约99％被切屑带走；第三，利用高压氮气可以在加工区域形成一个阻燃区，即使切屑的温度很高也不会发生燃烧。采用这种新的加工工艺方法对钛合金材料进行高速切削加工，线速度已经达到了500m/min。
发明内容
本发明的目的是提供一种钛合金高速切削方法。
钛合金高速切削方法包括如下步骤1)首先将钛合金工件固持在高速加工机床的工作平台上表面；2)利用高速加工机床自身的测量系统确定加工原点；3)将高压氮气喷嘴与高速加工机床的主轴相连，高压氮气喷嘴对准待被加工零件的加工部位，氮气喷嘴与高压气体储存罐相连；4)开启高压气体储存罐，同时，开启高速机床对钛合金工件进行切削。
所述的高压氮气的压力为0.5～1MPa。对钛合金工件的切削线速度为500～600m/min。对钛合金工件进行切削种类为铣削、扩孔或镗孔。当所述钛合金工件铣削深度为0.5～1mm，铣削宽度为1～2mm时，铣削刀具直径为10～16mm，高速机床主轴转速为10000～15000rpm，切削力为80～140N，钛合金工件切削表面温升为3～5℃。
本发明的优点1)钛合金高速切削过程中，引入高压氮气对切屑进行强制排除，切削产生的大量热量的99％被切屑带走，表面温升控制在5℃，防止加工表面生成加工硬化层；2)利用高压氮气可以阻止切屑的燃烧，避免熔化的切屑粘附在刀刃和零件表面上，提高加工表面质量； 3)利用高压氮气可以将加工产生的切屑迅速排除，减少刀具的磨损，提高加工表面质量；可以达到Ra0.22；4)利用这种加工工艺方法可以使切削线速度达到500m/min，提高加工表面质量；5)利用这种加工工艺方法，当切深为0.5mm，切宽为1mm，刀具直径12mm，主轴转速15000rpm时，切削力小于100N，工件加工表面温升小于5℃，加工表面粗糙度可以达到Ra0.22。
附图是钛合金高速切削方法示意图，图中主轴及刀具1、钛合金工件2、高速加工机床的工作平台3、高压氮气喷嘴4、机床控制柜5、高压气体储存罐6。
具体实施例方式
钛合金高速切削方法包括如下步骤1)首先将钛合金工件2固持在高速加工机床的工作平台3上表面；2)利用高速加工机床自身的测量系统确定加工原点；3)将高压氮气喷嘴与高速加工机床的主轴相连，高压氮气喷嘴4对准待被加工零件的加工部位，氮气喷嘴与高压气体储存罐6相连；4)开启高压气体储存罐6，同时，开启高速机床对钛合金工件2进行切削。在切削过程中，高压氮气喷嘴4随着高速加工机床的主轴及刀具1位置的移动而移动，从而保证高压氮气喷嘴始终对准钛合金工件2加工区域。
本发明是通过引入高压氮气对切屑进行强制排除并对加工区域空气进行隔离形成阻燃区，实现了钛合金的高速加工。所述的高压氮气的压力为0.5～1MPa。对钛合金工件2的切削线速度为500～600m/min。对钛合金工件2进行切削种类为铣削、扩孔或镗孔。
利用本发明可以有效解决钛合金切削加工的切屑排除、抑制切屑燃烧的问题；可以有效的控制加工表面温升，防止加工表面生成加工硬化层，提高表面加工质量。当所述钛合金工件2铣削深度为0.5～1mm，铣削宽度为1～2mm时，铣削刀具直径为10～16mm，高速机床主轴转速为10000～15000rpm，切削力为80～140N，钛合金工件2切削表面温升为3～5℃，加工表面粗糙度可以达到Ra0.22。
权利要求
1.一种钛合金高速切削方法，其特征在于包括如下步骤1)首先将钛合金工件(2)固持在高速加工机床的工作平台(3)上表面；2)利用高速加工机床自身的测量系统确定加工原点；3)将高压氮气喷嘴与高速加工机床的主轴相连，高压氮气喷嘴(4)对准待被加工零件的加工部位，氮气喷嘴与高压气体储存罐(6)相连；4)开启高压气体储存罐(6)，同时，开启高速机床对钛合金工件(2)进行切削。
2.根据权利要求1所述的一种钛合金高速切削方法，其特征在于，所述的高压氮气的压力为0.5～1MPa。
3.根据权利要求1所述的一种钛合金高速切削方法，其特征在于，所述的对钛合金工件(2)的切削线速度为500～600m/min。
4.根据权利要求1所述的一种钛合金高速切削方法，其特征在于，所述的对钛合金工件(2)进行切削种类为铣削、扩孔或镗孔。
5.根据权利要求4所述的一种钛合金高速切削方法，其特征在于，当所述钛合金工件(2)铣削深度为0.5～1mm，铣削宽度为1～2mm时，铣削刀具直径为10～16mm，高速机床主轴转速为10000～15000rpm，切削力为80～140N，钛合金工件(2)切削表面温升为3～5℃。
全文摘要
本发明公开了一种钛合金高速切削方法。包括如下步骤1)首先将钛合金工件固持在高速加工机床的工作平台上表面；2)利用高速加工机床自身的测量系统确定加工原点；3)将高压氮气喷嘴与高速加工机床的主轴相连，高压氮气喷嘴对准待被加工零件的加工部位，氮气喷嘴与高压气体储存罐相连；4)开启高压气体储存罐，同时，开启高速机床对钛合金工件进行切削。本发明的优点1)钛合金高速切削过程中，引入高压氮气对切屑进行强制排除，减少刀具的磨损，提高加工表面质量；可以达到Ra0.22，表面温升控制在5℃，防止加工表面生成加工硬化层；2)利用高压氮气阻止切屑的燃烧，提高加工表面质量；3)利用这种加工工艺方法使切削线速度达到500m/min，提高加工表面质量。
文档编号B23Q15/00GK101092023SQ20071007012
公开日2007年12月26日 申请日期2007年7月20日 优先权日2007年7月20日
发明者柯映林, 刘刚, 董辉跃, 章明 申请人:浙江大学