钛合金薄壁工件加工难点及原因分析

   2018-04-10 51
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    在机械制造业中,钛合金材料具有其他金属材料无法拥有的特点:比强度高,热强性高,抗蚀性好;合金密度仅为钢的58%,因此利用钛合金材料做成的薄壁壳体结构件,将成为国防产品通用工件。由于工件壁薄,加工容易变形,径向夹紧力使工件产生弹性变形,刀具磨损快使加工尺寸不稳定,不易保证加工质量,使工件废品率及加工成本居高不下,工件加工变形一直困扰技术人员及加工操作者。
  传统的钛合金薄壁工件加工不注重刀具材料、切削要素的选择,使加工刀具磨损快,变形增大;仅采用单一的车削加工工艺,而不是遵循逐渐循环的消除加工应力工艺技术;加工中采用的消除夹紧变形的夹具设计不当;加工后又不注重尺寸稳定性的工艺措施;薄壁钛合金工件加工最大的瓶颈是材料难加工、尺寸精度及形位公差要求高、壁薄易变形,影响加工变形因素有很多,主要体现以下几个方面。
  (1)工件壁薄切削热的产生引起变形  
  钛合金材料的导热系数小于不锈钢和高温合金的导热系数,散热条件差分别是铁和铝的1/4和1/16,使切削区温度迅速上升,积于切削刃附近不易散发,造成加工的刀尖附近应力集中,造成刀具磨损崩刃,造成工件变形。
  (2)工件刚性差切削过程中机床振动及切削要素不合适产生变形  
  薄壁工件刚性差,受机床振动等因素造成加工薄壁钛合金材料工件时,不合适的切削速度使切削过程中产生振动,引起变形。
  (3)工件切削过程中径向夹紧力产生变形  
  钛合金薄壁工件加工装夹时,在径向夹紧力的作用下,易引起弹性变形,从而影响工件的尺寸精度及形位公差要求。
  (4)工件切削过程中应力释放产生变形  
  钛合金薄壁工件加工过程中,每进行一次切削金属时,应力将释放出来,造成工件变形。
 
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