[发明专利]一种钛合金材料的切削刀具与切削工艺

说明书

本发明涉及一种钛合金材料的切削刀具和切削工艺，该切削刀具包括刀体和多个刀片；刀体2外周上设置有多个排屑槽5，排屑槽5为右旋螺旋槽，且多个排屑槽5的螺旋角大小不同，多个刀片分别固定在多个排屑槽5上，每个排屑槽5上的多个刀片是均匀分布，相邻2个排屑槽5上刀片错开排列，排屑槽上的每一个刀片的切削刃处都设置有内冷孔4，刀体中心孔为主内冷孔7，主内冷孔7与所有内冷孔4连通。切削工艺中粗加工和半精加工均采用摆线铣加顺铣的顺铣路径。本发明实现了钛合金材料最大限度去除余量的高效加工方法，提高加工效率；避免采用微量铣削方式，切削温度超过600℃时，容易引起钛合金切屑自燃的安全问题。

技术领域

本发明属于属于金属材料机械加工技术领域，具体涉及一种钛合金材料的切削刀具与切削工艺。

背景技术

钛合金被视为“全能金属”，具有比强度高、耐腐蚀、热稳定性等特性，是高机动性装备，轻量化制造的优选材料之一。但钛合金材料的机械加工性能比较差，加工效率低，属于难加工材料。

钛合金工艺通常采用“端铣”和“侧铣”。钛合金在切削过程中，具有刀屑接触长度短、导热性差、化学亲和力大、弹性模量小等特点。传统的铣削方法：(1)采用外冷式钨钛钴类(YT)硬质合金铣削刀具，存在冷却不充分，刀具磨损快等不足；(2)采用传统的“端铣”、“侧铣”等小背吃刀量铣削，切削速度一般小于20m/min，加工效率极低，尤其不利于工件去除大余量粗加工。(3)为满足材料去除率，靠增大刀具啮合角，导致刀具与工件的接触时间长，切削温度升高，刀具使用寿命变短。

发明内容

本发明的目的是提供一种钛合金材料的切削刀具与切削工艺，实现了钛合金材料最大限度去除余量的高效加工方法，提高加工效率；避免采用微量铣削方式，切削温度超过600℃时，容易引起钛合金切屑自燃的安全问题。

本发明的技术方案是，一种钛合金材料的切削刀具包括刀体和多个刀片；

刀体2外周上设置有多个排屑槽5，排屑槽5为右旋螺旋槽，且多个排屑槽5的螺旋角大小不同，多个刀片分别固定在多个排屑槽5上，每个排屑槽5上的多个刀片是均匀分布，相邻2个排屑槽5上刀片错开排列，排屑槽上的每一个刀片的切削刃处都设置有内冷孔4，刀体中心孔为主内冷孔7，主内冷孔7与所有内冷孔4连通。

所述刀片的参数如下：前角选γ0＝5°～15°；后角α0≥15°；主偏角，粗加工时Kr≤45°,精加工时Kr＞75°；刃倾角，粗加工时，λs＝-10°～-5°，精加工时，λs＝0°～3°；刀尖圆弧半径取rε＝0.4～1.2mm。

采用权利要求1所述的刀具的一种钛合金材料切削工艺，具体步骤如下：

第一步，工艺准备

采用的数控加工机床具有内冷功能，数控加工机床的操作系统具备执行摆线铣+顺铣NC程序能力，机床具有丝杠螺母间隙调整功能，冷却润滑介质为含S、P和Cl的乳化液或添加极压添加剂的水溶液；

第二步，进行加工；加工过程依次为试加工、粗加工、半精加工和精加工；其中粗加工和半精加工均采用摆线铣加顺铣的顺铣路径。

第1步，试加工运行步骤为，模拟NC加工程序及走刀轨迹，先使用较低的切削速度Vc，逐步调整到最佳25～80m/min，开冷却介质，走刀加工；然后测试能力指数CPK≥1.33、切削功率Pc≥80％Po(机床功率)、金属去除率Q最大。

第2步，正式执行加工程序指令，依次进行粗加工摆线铣粗、加工顺铣、半精加工摆线铣、半精加工顺铣和精加工；粗加工和半精加工切削参数为：切削速度Vc＝25～80m/min，fz＝0.2～0.6mm/r，

第三步，在线检测