北京cnc數控加工中心廠家實用鈦合金航空結構件的高效（xiào）數控

鈦合金以其強度高、機械性能好和耐腐蝕性能強（qiáng）等特點在（zài）航空製造業中的應用越來（lái）越廣泛， 隨著鈦合金在飛機上所占比重的（de）不（bú）斷增 加，鈦合金航空（kōng）結構件的（de）數控加工效率（lǜ）對航空（kōng）製造企業的影響也越來越大。鈦（tài）合金屬於難加（jiā）工材料（liào），其相對切削性為0.15～0.25，加工效率僅為鋁合金的10%，因此鈦合金（jīn）航空結構件的低加（jiā）工效率嚴（yán）重製約了（le）現代飛機（jī）的批量生產。實現鈦合金航空結構件的（de）高效（xiào）加工成為了航空製造企業、數控設備製造商和刀具製造商共同關注的話題。

01鈦合金切削加工性能

鈦（tài）合金具有機械性能好、抗腐蝕性能強以及比重小等特點（diǎn）。但（dàn）是在加工中，鈦（tài）合金的切削加工性能很差，主要表現在以（yǐ）下幾個方麵（miàn）：

(1) 大切削力。

鈦合金材料強度（dù）高，在切削時產（chǎn）生的切削阻力（lì）大，導致切削刃口產（chǎn）生大量的切削熱;

(2) 導（dǎo）熱率低。

鈦合金熱擴散率低，大（dà）量的切削熱集中在切削區（qū）域;

(3) 刀尖應（yīng）力大。

鈦（tài）合金的（de）塑性低，加工（gōng）產生的切屑極易彎曲，導致切屑與前刀麵的接觸長度短，因此切削刃上單位麵積存力增大（dà），造成刀尖部位（wèi）應力集中;

(4) 摩擦力大。

鈦合金（jīn）的彈性模量小，造成前、後刀麵的摩擦加（jiā）劇（jù）;

(5) 化學活潑性高。

鈦元素在高（gāo）的切削溫度下，很容易與空氣中的氫、氧、氮等氣體發（fā）生化學反應（yīng），形成表麵硬層，加速刀具磨損。

02鈦合金高效加工設備（bèi）

為了滿足鈦合金結（jié）構件的高效（xiào）加工，新型的鈦合金加工設備呈現出（chū）如（rú）下發展趨勢：

(1) 大扭矩。

鈦合（hé）金強度高，加工中切削力非常大，鈦合金加工機床（chuáng）的一個（gè）明顯特點就是主（zhǔ）軸扭矩和擺角扭矩大。

(2) 電主軸（zhóu）的應用。

大功率、大扭矩的（de）電主軸（zhóu）已應用（yòng）於鈦合金（jīn）加工。

(3) 臥式（shì）加工（gōng）中心（xīn）應用於鈦合金加工。

臥式加工中心排屑方便，有利於提高加工（gōng）效率和加工質量，可交換工作台易於（yú）實現多工位加工並組建柔性生產線，提高設備（bèi）利用率。

(4) 高壓內冷。

鈦合金加工中切（qiē）削熱集中在刀尖（jiān），易造成刀具（jù）磨損或損壞，高壓內冷可準確噴到切削區域帶走切削熱。

03鈦合金高效加工刀具

鈦合金（jīn）的切削加工性較差，傳統加（jiā）工方（fāng）式切削速度一般不超過60m/min。

鈦合金的粗加工主要是以大切深（shēn）、低轉速（sù）、低（dī）進給（gěi）的方式來獲（huò）得***大（dà）的金屬去除率；精加工采用PVD塗層（céng）硬質合（hé）金刀具進（jìn）行小切（qiē）寬、大切深（shēn）的高速銑削獲得高效切削。

因此鈦合金加工刀具主要圍繞如何在強力切削時避免振顫、減小切削（xuē）力和降低切削溫度等方麵進行改進。

04鈦合金高效加工刀具

公司由一群才華橫溢經驗豐（fēng）富的熟練操作車、銑（xǐ）、磨（mó）、電火花（huā）、線切割、數控設備操作人員和經驗豐富的模具設計、裝配高級工程師組（zǔ）成（chéng）的員工隊伍，全麵實現計算機輔助設計（PRE/UG./SLIDWORK）及計算機製造加工（gōng）係統（CAD/CAE/CAM），運用******的製造工藝和完善（shàn）的質量控製流程（chéng），北京鋁合（hé）金零（líng）件加工,北京軍工零件（jiàn）加工產品質量嚴（yán）格按照ISO9000質量體係標準執行。

（1）鈦合金麵銑加工：

對鈦合（hé）金零件進行麵銑加工時，采用小切深、大進（jìn）給的銑削方式獲得（dé）高效加工。大進給銑削的原（yuán）理是（shì）通過減小刀具主偏（piān）角，使刀具在很（hěn）高（gāo）的進給下仍然（rán）能保持很小的（de）切屑厚度，以減小高進給時的切削力，實現在低（dī）切削速度下獲得很大的進給（gěi）量，增加單位切深下的（de）金屬切除率。同時切削力部分垂（chuí）直向（xiàng）上，切向力較小，消耗的功率也較小，該加工方法對機床的功率和剛性要求不（bú）高，應用非常廣（guǎng）泛。

（2）鈦合金（jīn）槽腔（qiāng）加工：

槽腔是鈦合金（jīn）航（háng）空結構件的一個主要特征，材料去除率高（gāo），工作量大，因此槽腔加（jiā）工是實（shí）現鈦合金零件高效加工的關鍵(見圖1)。大（dà）切深、低轉速、低進給的強力切削（xuē）以獲得***大金屬（shǔ）去除（chú）率是鈦合金粗加工的（de）有效方法。目前（qián）粗加（jiā）工鈦合金（jīn）的強力銑削刀具（jù）以玉米銑刀的效（xiào）率***高而得到廣泛采（cǎi）用。

（3）圓角加工技術（shù）：

為減輕飛機重量，飛機（jī）結構件的槽腔（qiāng）轉角處圓角通常較小，需要用直徑較（jiào）小的銑刀進行加工。由於在圓角處切削量突變，導致切削力變化（huà）非常大。在切削力突變的情況下，刀具輕易產生振（zhèn）動（dòng），甚至出現（xiàn）崩刃現象，導致刀具磨損嚴重，加工（gōng）效率低（dī）下。插銑是解決（jué）轉角加（jiā）工效（xiào）率的***佳途徑。插銑（xǐ）加（jiā）工比常規銑削振動（dòng）小，走刀方（fāng）式去除轉角餘量的效率高（gāo）。通過不同直徑（jìng）的插（chā）銑刀具對（duì）轉角處進行插銑，可切除大部（bù）分轉角餘量，再用立銑刀對插銑（xǐ）產生的殘留進（jìn）行清除，可（kě）以（yǐ）大幅（fú）度（dù）提高加（jiā）工效率。

（4） 精密側銑技術：

在精加工側壁時，利用銑削的斷續（xù）性（xìng）來達到高速切削的目的，以提高零件表（biǎo）麵質量及加工效率。精加工側麵時，由於（yú）切寬小，刀齒每轉過一周的切削時間很短，即冷卻時間很長。

在冷（lěng）卻充分的情況下，其切削溫（wēn）度（dù）能得（dé）到有效地控製，因而可以大幅提高切削速度來提（tí）高加工（gōng）效（xiào）率，如（rú）圖2、圖3所示。用PVD塗（tú）層的整體硬質合（hé）金銑刀或超密齒硬質合金銑刀進行鈦（tài）合金的高速切削精加工，可以大幅提高加工效率和加工（gōng）精度。

（5）仿真優化技術：

鈦合金結構（gòu）零件在（zài）粗加工（gōng）時切削餘量會不斷變（biàn）化。目前的CAM軟件所編製的NC程序往往隻能設置固（gù）定的切削參數，為了避免局部程序由於切削量過大造成對（duì）刀具、機床的衝擊，通常（cháng）方法是通過降低整體切削參數來保證刀具壽命和（hé）零件（jiàn）質量，從而加工效率極為低下。

Vericut的仿真優化技術（shù）則可很（hěn）好（hǎo）地解決該問題。通過Vericut軟件設置切削參數優化庫，並用（yòng）軟件進行仿真，通過仿真對實際加工餘量（liàng）和切削條件進行猜測，根據加工餘量和切削條件對程序中的切削參數（shù）進行優化。既延長了刀（dāo）具（jù）壽命，保證了零件質量，也提高了加工效率。