CNC加工廠與你分享鈦合金材料的銑削加工及優勢。

      鈦合金加工在許多航空航天應用中，鈦及其合金正在取代傳統的鋁合金。如今，航空航天業消耗的鈦材料約占全球生產總量的42%，并且從現在到2010年，預計對鈦材料的需求將繼續以兩位數的速度增長。新代飛機需要充分利用鈦合金提供的性能，無論是商用機還是軍用機場，都正在推動對鈦合金的需求。波音787空客A380F22猛禽戰斗機F35聯合攻擊戰斗機（也稱為閃電Ⅱ）等新機型都采用了大量鈦合金材料。 機械加工鈦合金具有高強度高斷裂韌性以及良好的抗腐蝕性和可焊接性。隨著飛機機身越來越多地采用復合材料結構，鈦基材料用于機身的比例也將日益增大，因為鈦與復合材料的結合性能遠遠優于鋁合金。例如與鋁合金相比，鈦合金可使機身結構的壽命提高60%。鈦合金極高的強度/密度比（達20∶1，即重量可減輕20%）為減輕大型構件的重量（這是對飛機設計師的主要挑戰）提供了解決方案。 此外，鈦合金固有的高耐蝕性（與鋼材相比）可以節省飛機日常運行和維護機械加工小零件保養的成本。鈦合金加工由于比普通合金鋼的加工更為困難，因此通常認為鈦合金屬于難加工材料。典型鈦合金的金屬去除率僅為大多數普通鋼或不銹鋼的25%左右，因此加工個鈦合金工件需要花費的約為加工鋼。 cnc加工廠為了滿足航空制造業對鈦合金加工日益增長的需求，制造商需要增加生產能力，因此需要更好地理解鈦合金加工策略的有效性。典型的鈦合金工件的加工是從鍛造開始的，直到80%的材料被去除而獲得最終的工件外形。隨著航空零部件場的快速增長，制造商們已經感到力不從心，加上因鈦合金工件加工效率較低而增加的加工需求，導致鈦合金加工能力明顯處于緊張狀態。 些航空制造業的領軍企業甚至公開質疑現有的機械加工能力能否完成全部新型鈦合金工件的加工任務。由于這些工件通常是由新型合金制成，因此需要改變加工方式和刀具材料。鈦合金有種不同的結構形式α鈦合金αβ鈦合金和β鈦合金。商用純鈦和α鈦合金不能進行熱處理，但通常具有良好的可焊接性；αβ鈦合金可進行熱處理，大多數也具有可焊接性；β和準β鈦合金完全能進行熱處理，且般也具有可焊接性。 用于渦輪發動機和機身構件的大部分普通αβ鈦合金為Ti6Al4V（AllvacTi64，簡稱Ti64），本文用Ti64代表ATIAllvac公司生產的鈦合金，該公司是鈦合金的主要供應商（最近與波音公司簽訂了項25億美元的鈦合金長期供貨合同）。另外，與ATIAllvac公司合作開發加工解決方案的ATIStellram公司也采用這些鈦合金代號來描述加工要求。Ti64具有優異的強度斷裂韌性和抗疲勞綜合性能，可制成各種產品形態。退火態的Ti64可廣泛應用于結構件。 通過化學成分的微小變化以及不同的熱機械處理工藝，用Ti64可生產出各種不同用途的零部件，鈦合金Ti5Al5V5Mo3CrTi5Al5V5Mo3Cr（簡稱Ti5553）是種頗具場影響力的新型鈦合金。與β鈦合金和αβ鈦合金相比，這種準β鈦合金可以提供在要求更高抗張強度的飛機構件應用中所需的疲勞斷裂韌性。與傳統鈦合鋁件鈑金加工廠家金（如Ti64和Ti1023）相比，Ti5553具有的可鍛造成復雜形狀熱處理后最終抗張強度可達180ksi（每平方英寸數千磅）等性能使其成為制造飛機高級構件和起落裝置最有前途的材料。通過在β轉變溫度以下進行溶解熱處理或在β轉變溫度以上進行退火處理，同時適當控制顯微結構中的晶粒尺寸和沉淀，Ti5553可獲得優異的機械性能。 β轉變溫度是合成物的特定溫度，在此溫度下合金從αβ顯微結構轉變為全β顯微結構?；瘜W性能與微觀結構的變化使鈦合金可獲得寬范圍的性能組合，并因此在航空構件中獲得廣泛應用。Ti5553的加工難度與Ti64相比大約增加了30%，因此應用這種新型合金的零件制造商正致力于開發能夠不縮短刀具壽命不延長生產周期的相應的加工工藝。加工鈦合金時，材料硬度是個關鍵因素。 如果硬度值太低（＜38HRC，鈦合金會發粘，切削刃容易產生積屑瘤。而硬度值較高（＞38HRC）的鈦合金會對刀具材料產生磨蝕作用并使切削刃磨損。因此，正確選擇加工速度進給量和切削刀具至關重要。 cnc加工廠為了滿足生產成本加工質量和按期交貨等方面的要求，新的工件材料和零件設計給航空零部件制造商增加了壓力。這些新材料的加工改變了對切削刀具的要求，提高金屬去除率刀具壽命產品質量和可預期的刀具無破損壽命對于高效安全的加工至關重要?！半y加工”是個相對的概念，通過切削刀具與加工參數的正確組合，也能獲得高效的生產率。 在加工航空級鈦合金工件時，切削刀具制造商通過增加基體密度設計特殊的刀具幾何形狀采用精確的切削刃研磨技術以及開發新的涂層技術以控制刀—工界面產生的切削熱等方法，大大提高了刀具的性能。在銑削加工中，鈦合金的個重要特性就是熱傳導性極差。由于鈦合金材料的高強度和低熱傳導率，加工時會產生極高的切削熱（如果不加控制可高達1200℃）。 熱量不是隨切屑排出或被工件吸收，而是聚集在切削刃上，如此高的熱量將大大縮短刀具壽命。采用特殊的加工技術，就有可能提高刀具性能與壽命（采用正確的加工技術控制溫度，可將溫度降低到250～300℃）。減少熱量生成減小刀具與工件的徑向和軸向接合可以控制切削熱的產生。 對于CNC加工汽車零部件鈦合金而言，在因過熱而產生積屑瘤之前，對速度進給量徑向和軸向接合的調整期限很短。為了達到適當的刀具壽命，加工鈦合金只需最大15%的“接合弧長”，與之相比，加工普通鋼材時接合弧長為50%～100%。減少接觸弧長可以提高切削速度，在不損失刀具壽命的前提下提高金屬切除率。 采用切入角為45°的刀具或減薄切屑，可增加刀具切削刃與切屑的接觸長度，從而減少局部高溫，延長切削刃壽命，同時也允許采用更高的切削速度。切削鈦合金時，采用外周磨削刀片對于最大限度地減小切削壓力以及與被加工表面的摩擦力至關重要。刀片幾何角度必須采用正角，但這還不足以確保獲得最佳性能。如果為了增強切削刃的第部分而采用強度較高的小初始角，那么采用較大的次級角（以獲得較大的正倒棱）對于增強刀片抗壓性和延長刀具壽命是最佳的幾何設計。 此外，輕微的鈍化也有助于保護切削刃，但鈍化尺寸必須與切削過程相協調并保持嚴格的公差。加工鈦合金時，需要利用鋒利的切削刃剪切材料，但切削刃過于鋒利容易導致崩刃而縮短刀具壽命。適當的鈍化可保護切削刃，避免過早崩刃。正確的刀片幾何參數可減小對刀具材料的應力和壓力，使刀具獲得更長的壽命和提高加工效率。 刀體和刀片的切削角必須是正角，以獲得累進切削效應，并避免切削時對整個切削刃產生沖擊而無法獲得期望的剪切效果。如果不這樣做，工件結構可能會發生變形，使加工無法進行。cnc加工廠在進行凹腔銑削和螺旋插補銑削時，必須使用內冷卻刀具，如果可能的話，應采用恒定壓力的冷卻液，這對于深凹腔或深孔加工尤其重要。加工深凹腔時，采用帶模塊式切削頭的高密度硬質合金加長刀具可以提高剛性和減小撓曲變形，獲得最佳加工效果。 冷卻液的功能是將切屑從切削清除，避免可能造成刀具早期失效的次切削。同時，冷卻液還有助于降低切削刃的溫度，減少工件幾何變形，延長刀具壽命。用銑刀進行螺旋插補銑孔可減少刀庫中其它刀具（如鉆頭等）的使用，采用種直徑的銑刀即可加工出不同尺寸的孔徑。隨著鈦合金在航空航天工業的應用不斷增長，支持高效加工鈦合金的切削技術也在不斷發展。 由于對鈦合金零件加工能力的大量需求，那些采用最有效加工技術的車間精密零件加工廠或制造商將首先受益。內部整合產生新的解決方案AlleghenyTechnologies公司是家多領域制造商，旗下業務部門既包括金屬冶煉又包括金屬切削，這兩個領域的結合使該公司在開發先進材料（如鈦合金）加工新方法方面具有優勢。ATIStellram公司是lleghenyTechnologies旗下ATIMetalworkingProducts公司的個業務部門，它負責對由ATIAllvac公司開發的所有新材料進行加工性能試驗，以確定最佳的刀片設計刀具幾何結構基體與涂層結構以及切削參數，使這些新材料在公開上銷售之前能對其進行經濟有效地加工。 此外，作為Allvac的代表，Stellram是主要的航空制造企業和流的航空機械零部件供應商，可以滿足對工件材料和切削刀具兩方面的共同需求。對材料固有結構的全面認識使ATIStellram公司在刀具基體獨特配方的設計上具有優勢，其成果之是XGrade技術，ATIStellram稱，該技術已被證明是加工難加工材料的種可靠方案。通過研究和開發XGrade技術，產生了種新的硬質合金牌號，它可在不穩定的加工條件下以極高的金屬去除率有效切削難加工材料。 XGrade刀片技術（基體及涂層）XGrade刀片采用了釕/鈷合金基體，可以抵抗熱裂紋的產生和擴展，并可獲得較高的金屬去除率。該基體具有較強的晶體結合矩陣結構，從而改善了切削刃的韌性。據ATIStellram稱，該基體材料與新的刀具幾何形狀和涂層相結合，可為加工航空合金提供卓越的刀具組合。采用XGrade刀片可以實現①金屬去除率提高1倍；②刀具壽命增至3倍；③加工表面光潔度提高30%。 可供選用的XGrade刀片包括3種牌號（X400X500和X700），每種刀片都是針對特定的難切削加工而設計的。它們可采用標準的刀片型式，大多可安裝在標準刀體的刀片槽內。但ATIStellram稱，最佳方案是采用專門設計的刀具以優化XGrade刀片的性能。這些刀具的刀槽設計可實現最大限度的排屑強化的槽型和最佳的冷卻。 該系列的兩種刀具包括①7710VR防轉鈕扣銑刀配圓刀片并帶有防止刀片在大進給率切削時發生位移的專利鎖緊轉位系統；②7792VX高進給銑刀與傳統刀具相比，金屬去除率可提高1倍。除高進給表面銑削外，7792VX系列刀具還可用于銑凹腔銑槽和插銑，由于切削力直接沿軸向傳入主軸，因此可減小主軸摩擦，提高切削穩定性。加工描述采用配XDLTD41可轉位刀片的ATIStellram7792VX高進給銑刀進行加工，粗銑加工的刀具壽命達到156分鐘。 銑刀C7792VXD12A00Z5R；刀槽數量5片XDLTERD41；牌號X500（采用XGrade技術設計）軸向切削深度ap0.080"徑向切削寬度ae100"切削速度vc131sfm每齒進給量fz0.023ipt進給率12ipm刀具壽命156分鐘/每次轉位（每個刀片可轉位4次）。加工描述采用配防轉圓刀片的ATIStellram7710VR銑刀加工螺旋槳葉片，粗銑加工的刀具壽命達到110分鐘。銑刀C7710VR12A00Z5R；刀槽數量5刀片RPHT1204MOE421X4；牌號X700（采用XGrade技術設計）軸向切削深度ap0.080"～0.100"徑向切削寬度ae0.800"～37"切削速度vc265sfm每齒進給量fz0.0086ipt進給率28ipm。

      
      隔熱使熱源遠離主軸，如將電動機變速器隔離采用分離傳動等。散熱加強潤滑冷卻采用油冷風冷等方式加快熱量散發。減少熱變形的影響無論采用何種方式，只能減少熱變形而很難完全消除熱變形，因此還應該采取措施，以減少熱變形的影響。4反向偏差的控制。
      的王先生通過在網上搜尋cnc精密機械加工，找到cnc加工廠家，發來精密機械零件加工的圖紙，咨詢我們CNC金零件加工廠是否可以按圖加工？交期多久？原來，王先生的這款cnc精密機械零件加工難度有點大，之前也找其它的cnc零件加工廠做過，不是精度有差異，就是表面處理有缺陷，基本上都是以失敗告終。聽朋友說這邊的CNC精密機械加工技術比較成熟，在全國都比較有代表性。王先生這才通過網絡找到了CNC加工廠家，瀏覽了門戶網站上的CNC精密機械加工介紹，大致了解到CNC加工廠家是家有著10多年CNC精密機械零件加工經驗的企業，網上好評如潮，便前來咨詢客服小李。拿到王先生的加工圖紙，精度要求確實挺高的。

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