北京cnc數控加工中心廠家實用鈦合金航空結構件的高效數控

鈦（tài）合金以其強度高、機械性能好和耐腐蝕（shí）性能強等特點在航空製造業中的應用越來越廣（guǎng）泛， 隨著鈦合金在飛機上所占比重的不斷增 加，鈦（tài）合金航空結（jié）構件的數（shù）控加（jiā）工效（xiào）率對航空製造企業的影響也越來越大。鈦合金屬於難加工材料，其相對切削（xuē）性為0.15～0.25，加工效（xiào）率僅為鋁合金的10%，因此鈦合金航空結構件的低加工（gōng）效（xiào）率嚴重製約了現代飛機的批量生（shēng）產。實現（xiàn）鈦合金航空結構件的高效加工成為了航空製造企業、數控設備製造商和刀具製（zhì）造商（shāng）共同關注的話題。

01鈦合金切削加（jiā）工性能

鈦合金具有機械性能好、抗腐蝕（shí）性能強以及比重小等特（tè）點（diǎn）。但是在加工中，鈦合金的切削加工（gōng）性能很（hěn）差，主要表現在以下幾（jǐ）個方麵：

(1) 大切削力。

鈦合金材（cái）料強度高，在切削（xuē）時（shí）產生的（de）切削阻力大，導致切（qiē）削刃口產生大量的切削熱;

(2) 導熱（rè）率低。

鈦合金熱擴散率低，大量的切削熱集中在切削區域;

(3) 刀尖應力（lì）大。

鈦合金的塑性（xìng）低，加工產生的切屑極（jí）易彎曲，導致切屑（xiè）與前刀麵的接觸長度短，因此切削（xuē）刃上單位（wèi）麵積存力增大，造成刀尖部位應力集中;

(4) 摩擦力大（dà）。

鈦合金的彈性模量小，造成前、後刀（dāo）麵的摩擦（cā）加劇;

(5) 化學活（huó）潑性高。

鈦（tài）元素在（zài）高的切削溫度下，很容（róng）易與空氣中的氫、氧（yǎng）、氮等氣體發生化學反應，形成表麵硬（yìng）層，加速刀具磨損（sǔn）。

02鈦合金高效加工設備

為了滿足鈦合金（jīn）結構件的高效加工，新型的（de）鈦合金加工設備呈現出如下發展趨勢：

(1) 大扭矩。

鈦合金強度高，加工中切削力非常（cháng）大（dà），鈦（tài）合金加工機床的一個明顯（xiǎn）特點就是主軸扭（niǔ）矩和擺角扭矩大。

(2) 電主軸的應用。

大功率、大扭矩的電主軸已應用於鈦合金加工。

(3) 臥式加工中心應用（yòng）於鈦合金加工（gōng）。

臥（wò）式加工中心排屑方便，有利於提高加工效率和加工質量（liàng），可交（jiāo）換工作台易於實現多工位加工並組建柔性生產線，提高設備利用率（lǜ）。

(4) 高壓內冷。

鈦合金加工（gōng）中切削熱集中在刀尖，易造成刀具磨損（sǔn）或（huò）損壞，高壓內冷可準（zhǔn）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（de）切削加工性較差，傳統加工方式切削速度一般不超過60m/min。

鈦合金的粗加工主（zhǔ）要是以（yǐ）大切深、低轉速、低進給的方式來（lái）獲得***大的金屬去除率；精加工（gōng）采用PVD塗層硬質合金刀具進行（háng）小切（qiē）寬、大切深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（zhèn）顫、減小切削（xuē）力和降低切削溫度等（děng）方麵進行改進。

04鈦合金高效（xiào）加工刀（dāo）具

公司由一群才華橫溢經驗豐富的熟練操作車、銑、磨、電火花、線切（qiē）割、數控設備操作（zuò）人（rén）員和經驗豐富的模具設計（jì）、裝配（pèi）高級工程師組成的員工隊伍，全麵實現計算機輔（fǔ）助設（shè）計（PRE/UG./SLIDWORK）及計算機製造加工係統（CAD/CAE/CAM），運用******的製造工藝和完善的質量控製流程，北京鋁合（hé）金（jīn）零（líng）件加（jiā）工,北京（jīng）軍工零件加工產品質量（liàng）嚴格按照ISO9000質量體係標準執行。

（1）鈦合金麵（miàn）銑加工：

對鈦合金零件進（jìn）行麵銑加工時，采（cǎi）用小切（qiē）深、大進給的銑削方式獲得高效加工。大進給銑（xǐ）削的（de）原理是通過減（jiǎn）小（xiǎo）刀具主偏角，使刀具在很高的進給下仍然能保持很（hěn）小的切（qiē）屑厚度，以減小高進給時的切削力，實現在低切削速度下獲得很大的進給量，增加單位切深下的（de）金屬切（qiē）除（chú）率。同時切削力部分垂（chuí）直向上，切向力較小，消耗的（de）功率也較小，該加工方法對機床的功率和剛性要求不高，應用非常廣泛。

（2）鈦合金槽腔加工：

槽腔是鈦合金航空結構件（jiàn）的一個主要特征，材料去除率（lǜ）高（gāo），工作量大，因此槽腔加工是實（shí）現鈦合金零件高效（xiào）加工的關鍵（jiàn）(見圖1)。大切深、低轉速（sù）、低進給（gěi）的強力切削以獲得***大金屬去除（chú）率是鈦合金粗加工的有效方法。目前粗加工鈦合金的強力（lì）銑削刀具以（yǐ）玉米銑刀的效率***高而得到（dào）廣（guǎng）泛采用。

（3）圓角加（jiā）工技術：

為減輕飛機重量，飛機結構件的槽腔轉（zhuǎn）角處圓角通常較小，需要用直徑較小的銑刀進（jìn）行加工。由於在圓角（jiǎo）處切削量突變，導致切（qiē）削力變化非常大（dà）。在切削力突變的情況下，刀具輕易產（chǎn）生（shēng）振動，甚至出現崩刃現象，導致刀（dāo）具磨損嚴重，加工效率（lǜ）低下。插銑是（shì）解決轉角加工效率的***佳途徑。插銑加工比常規銑削振動小，走刀方（fāng）式去除轉（zhuǎn）角餘量的（de）效率高。通過不同直徑的插銑刀具對轉（zhuǎn）角處進（jìn）行插銑，可切除大部分轉角餘量（liàng），再用立銑（xǐ）刀（dāo）對插銑產生的殘留進行（háng）清除，可（kě）以大幅度提高加工效（xiào）率。

（4） 精密側銑技術：

在（zài）精加工側壁時，利用銑削（xuē）的斷續性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，由於切寬小，刀齒每轉過（guò）一周的切削時間很短，即冷卻時間很長。

在冷卻充分的情況下，其切（qiē）削（xuē）溫度能得到有效地控製，因而可以大（dà）幅提高切削速度來提高加工效率，如圖（tú）2、圖3所示。用PVD塗層的整體（tǐ）硬質合金銑刀（dāo）或超密齒硬質合金銑刀進行鈦合金的高速切（qiē）削精（jīng）加工，可以大幅提高加工效率和加工精度。

（5）仿真（zhēn）優化（huà）技術：

鈦合金結構零件在粗加工時切削餘量（liàng）會不（bú）斷變化。目前的CAM軟件所編製的（de）NC程序往往隻能設置固定的切削參數，為了避免局部程序由於切削量過大造成對刀具、機床的衝擊，通常方法（fǎ）是通過降低整體切削參數來保證刀具壽命和零件質量，從而加工效率極為低下。

Vericut的仿真優（yōu）化技術則可很好地解決該問題。通過Vericut軟件設置切削（xuē）參數優化（huà）庫，並用軟件進行仿真，通過仿真對實際加工餘量（liàng）和切（qiē）削條件進行猜測，根據加工餘（yú）量和切削條件（jiàn）對程序中的切削參數進行優化。既延長了（le）刀具壽命，保（bǎo）證了零件質量（liàng），也提高了加工（gōng）效（xiào）率。