Procesamiento de corte y diseno de herramientas de piezas de titanio
Introducción: la aleación de titanio tiene un pequeño módulo de elasticidad. Por ejemplo, el módulo elástico de TC4 es E = 110 GPa, que es aproximadamente la mitad del del acero. Por lo tanto, la gran deformación elástica de la pieza de trabajo causada por la fuerza de corte reducirá la precisión de la pieza de trabajo, por lo que se debe mejorar la rigidez del sistema de procesamiento. La pieza de trabajo debe sujetarse muy firmemente y se minimiza el momento de la herramienta de la herramienta al punto de soporte de la pieza de trabajo. La herramienta debe estar afilada, de lo contrario se producirán vibraciones y fricciones, lo que acortará la durabilidad de la herramienta y reducirá la precisión de la pieza de trabajo.
Al cortar aleaciones de titanio, solo en el rango de velocidad de corte de 1-5 mm / min se pueden formar tumores con astillas. Por lo tanto, en condiciones generales de producción, al cortar aleaciones de titanio, no habrá tumores de viruta. El coeficiente de fricción entre la pieza de trabajo y la herramienta no es muy grande, y es fácil obtener una buena calidad de superficie. El uso de un lubricante refrigerante no tiene ningún efecto en mejorar la microgeometría de la superficie de la aleación de titanio. La rugosidad de la superficie inferior de la aleación de titanio mecanizada se debe a la ausencia de borde acumulado en la herramienta. El uso de lubricantes refrigerantes no tiene ningún efecto en mejorar la microgeometría de las superficies de aleación de titanio. La baja rugosidad de la superficie mecanizada en el corte de aleación de titanio se debe a la ausencia de tumores de viruta en la herramienta.
Sin embargo, para mejorar las condiciones de corte, reducir las temperaturas de corte, aumentar la vida útil de la herramienta y eliminar el riesgo de incendio, es necesario utilizar una gran cantidad de refrigerante soluble durante el procesamiento.
Por lo general, no hay un fenómeno de ignición y combustión en el procesamiento de piezas de aleación de titanio, pero sí hay un fenómeno de ignición y combustión en el proceso de microcorte. Para evitar este peligro, el refrigerante debe usarse en grandes cantidades; Retire las virutas de las máquinas herramientas a tiempo. El equipo de extinción de incendios está disponible; Reemplace los cortadores romos a tiempo. Cuando la superficie de la pieza de trabajo está contaminada, es fácil provocar chispas. En este momento, la velocidad de corte debe reducirse. En comparación con las virutas finas, las virutas gruesas no son fáciles de generar chispas, por lo que es necesario aumentar el volumen de corte, lo que no hará que la temperatura aumente tan rápido como aumenta la velocidad de corte.
Criterios de selección para el procesamiento de aleaciones de titanio: Desde el punto de vista de bajar la temperatura de corte, se debe emplear una velocidad de corte más baja y una mayor cantidad de corte. Debido a la alta temperatura de corte, la aleación de titanio absorbe oxígeno e hidrógeno de la atmósfera, lo que hace que la superficie de la pieza de trabajo sea dura y frágil, y hace que la herramienta se desgaste severamente. Por lo tanto, durante el procesamiento, la temperatura de la punta de la herramienta debe mantenerse a una temperatura adecuada para evitar una temperatura excesiva.
Al tornear piezas de trabajo de aleación de titanio de piel dura con la herramienta de torneado YG8 en condiciones de corte intermitente, los parámetros de corte recomendados son los siguientes: v = 15 ~ 28 m / min, f = 0.25 ~ 0.35 mm / r, ap = 1 ~ 3 mm.
Cuando se utiliza una herramienta de torneado YG3 para terminar una pieza de trabajo de aleación de titanio en condiciones de corte continuo, la cantidad de corte recomendada es: v = 50 ~ 70 m / min, f = 0.1 ~ 0.2 mm / r, ap = 0.3 ~ 1 mm. La Tabla 2 muestra la cantidad de corte disponible para tornear aleaciones de titanio.
Cantidad de corte al girar aleación de titanio:
Propiedades del procedimiento - Material de aleación de titanio - Dureza - Capacidad de corte (mm) - Velocidad de corte (mm / min) - Recorrido de la herramienta
Espesor de la piel de óxido
Torneado áspero: TA1 ~ 7, TC1 ~ 2-Soft->
Torneado áspero: TA8, TC3 ~ 8-Medio->
Torneado áspero: TC9 ~ 10, TB1 ~ 2 - Difícil ->
Terminar el torneado: TA1 ~ 7, TC1 ~ 2-Soft
Terminar el torneado: TA8, TC3-8-in
Terminar el torneado: TC9-10, TB1-2-Hard
La herramienta de torneado YG6X gira la TC4 (la dureza es HB320 ~ 360), y la velocidad de corte óptima es de 60 mm / min cuando ap = 1 mm yf = 0.1 mm / r. Sobre esta base, la velocidad de corte bajo diferentes cantidades de corte y profundidad de corte se muestra en la Tabla 3.
Velocidad de corte de torneado de aleación de titanio TC4
Una herramienta de torneado típica para mecanizar aleaciones de titanio tiene las siguientes características:
El material de la cuchilla es YG6X, YG10HT; El ángulo de inclinación es pequeño, generalmente γ0 = 4 ° ~ 6 °, lo que mejora la resistencia del cabezal de corte; Hay chaflanes negativos de f = 0.05 ~ 0.1 mm para mejorar la resistencia de la cuchilla. El ángulo posterior es grande, generalmente α0 = 14 ° ~ 16 °, para reducir la fricción detrás y mejorar la durabilidad de la herramienta; En general, no está permitido rectificar esquinas afiladas o bordes de transición, y las esquinas redondeadas del borde de rectificado son r = 0.5 mm, y el torneado puede alcanzar r = 1 ~ 2 mm para mejorar la resistencia del filo de corte; Al terminar de girar o girar piezas de paredes delgadas, el ángulo de desviación principal de la herramienta es grande, generalmente de 75 ° a 90 °.
Cantidad de corte:
Torneado brusco: v = 40 ~ 50 m / min, f = 0.2 ~ 0.3 mm / r, ap = 3 ~ 5 mm.
Torneado de semiacabado: v = 40 ~ 45 m / min, f = 0.2 ~ 0.3 mm / r, ap = 1 ~ 2 mm.
Torneado fino: v = 50 ~ 55 m / min, f = 0.1 ~ 0.15 mm / r, ap = 0.2 ~ 0.5 mm.
El enfriamiento con emulsiones puede mejorar efectivamente la durabilidad de la herramienta.
La alta resistencia al desgaste y la dureza del cabezal de corte bajo la premisa de garantizar la resistencia del cabezal de corte es la clave para el procesamiento racional de la aleación de titanio. Por lo tanto, la cuchilla YG6X seleccionada debe pulirse con diamante o piedra de afilar SiC después del afilado (biselado posterior) para eliminar el afilado de la ranura y mejorar la resistencia de la cuchilla.
Al tornear piezas irregulares de cuero negro, la cuchilla generalmente se rectifica con una inclinación de 3 ° ~ + 5 °; En el caso de torneado fino, generalmente no hay inclinación de la cuchilla, y el desgaste de la herramienta en este momento es principalmente la adhesión (unión) de la cara del rastrillo.
Tal herramienta de torneado típica puede resolver razonablemente el problema de que la actividad del material aumenta con el aumento de la temperatura y la conductividad térmica es pobre cuando se procesa la aleación de titanio, y por lo tanto la durabilidad de la herramienta se mejora considerablemente.
3.2 Perforación
Al tornear piezas irregulares de cuero negro, la cuchilla generalmente se rectifica con una inclinación de 3 ° ~ + 5 °; En el caso de torneado fino, generalmente no hay inclinación de la cuchilla, y el desgaste de la herramienta en este momento es principalmente la adhesión (unión) de la cara del rastrillo.
Tal herramienta de torneado típica puede resolver razonablemente el problema de que la actividad del material aumenta con el aumento de la temperatura y la conductividad térmica es pobre cuando se procesa la aleación de titanio, y por lo tanto la durabilidad de la herramienta se mejora considerablemente.
3.2 Perforación
(1) Selección de taladro: Para brocas de más de 5 mm de diámetro, es mejor usar carburo cementado YG8 como material de herramienta; Al procesar agujeros de menos de 5 mm, se pueden utilizar brocas de acero de alta velocidad (como M42 o B201) con una dureza superior a 63HRC; Cuando la profundidad del agujero es inferior al doble del diámetro, se utiliza un bit (tipo corto); Cuando la profundidad del agujero es más del doble del diámetro, se utiliza una broca helicoidal. Parámetros geométricos de la broca: λ = 0 ° ~ 3 °, αc = 13 ° ~ 15 °, 2φ = 120 ° ~ 130 °.
Para facilitar la formación de virutas, reduzca la fricción y mejore la capacidad de corte de la broca.
El ancho de la banda del borde de guía se puede reducir a 0.1 ~ 0.3 mm de acuerdo con el diámetro de la broca, el borde transversal se puede moler a 0.1D, y el ángulo superior del rectificado de doble borde puede ser 2φ = 130 ° ~ 140 °, 2φ = 70 ° ~ 80 °.
La Tabla 4 enumera los parámetros geométricos de la broca de doble punto.
Parámetros geométricos de bit de doble filo
Diámetro de la broca (mm) - ángulo del vértice 2_ - segundo ángulo del vértice 2_0 - ángulo posterior del segundo borde a
> 3 ~ 6-130 ° ~ 140 ° －80 ° ~ 140 ° －12 ° ~ 18 ° -
> 6 ~ 10-130 ° ~ 140 ° －80 ° ~ 140 ° －12 ° ~ 18 ° -
> 10 ~ 18-125 ° ~ 140 ° －80 ° ~ 140 ° －12 ° ~ 18 ° -
> 18 ~ 30-125 ° ~ 140 ° －80 ° ~ 140 ° －12 ° ~ 18 ° -
(2) Cantidad de corte
Broca de carburo: v = 9 ~ 15 m / min, f = 0.05 ~ 0.2 mm / r; broca de acero de alta velocidad v = 4 ~ 5 m / min, f = 0.05 ~ 0.3 mm / r.
(3) Al perforar agujeros profundos o agujeros de diámetro pequeño, se puede realizar una alimentación manual.
El taladro debe retirarse periódicamente del orificio durante la perforación para eliminar las virutas. Para evitar el fuerte desgaste de la broca, no se debe permitir que la broca permanezca en el orificio, y el borde de la broca rozará la superficie, lo que endurecerá el trabajo y hará que la broca quede opaca. El lubricante refrigerante debe suministrarse adecuadamente durante la perforación. En general, use aceite de soja, si es necesario, puede agregar aceite especial de perforación y roscado OLTIP francés. En la medida de lo posible para mejorar la rigidez del sistema de proceso, fije la matriz de perforación en el banco de trabajo, la matriz de perforación debe estar cerca de la superficie de procesamiento, lo más lejos posible para acortar la broca.
La tasa de desgaste en la esquina posterior de la broca es de 0.4-0.5 mm, lo cual se toma como criterio para la precisión de la broca.
(4) Ejemplos de perforación:
Se utiliza un taladro de acero de alta velocidad de molibdeno para taladrar piezas de aleación de titanio α + β TC4. El diámetro del taladro es D = 6.35 mm y la profundidad del agujero es H = 12.7 mm.
Los parámetros de corte v = 11.6 m / min yf = 0.127 mm / r fueron seleccionados y enfriados usando una emulsión.
La durabilidad de la herramienta T se basa en el ancho de desgaste h = 0.38 mm, y cada taladro puede perforar 260 agujeros para obtener excelentes resultados.
