CN105269051A - 钛合金航空结构件油气混合喷射润滑铣削技术 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钛合金航空结构件加工领域,特别涉及一种钛合金航空结构件油气混合喷射润滑铣削技术,其步骤为:A、安装待加工钛合金航空结构件于工作台上,进行定位,创建坐标系;B、设置铣刀,并以所述坐标系为基础在铣刀周围设置三个喷射装置;C、进行铣加工,同时所述喷射装置从三个方向向加工处喷射油气混合喷雾,用于冷却和排屑;本发明的目的在于提供一种针对钛合金航空结构件、提高冷却效果、减少积屑瘤现象的钛合金航空结构件油气混合喷射润滑铣削技术。
Description
技术领域
本发明涉及钛合金航空结构件加工领域,特别涉及一种钛合金航空结构件油气混合喷射润滑铣削技术。
背景技术
传统方式的切削加工中,会产生热量和切削屑,热量超出一定范围后会造成不良影响,切削屑累计过多也会造成堵塞,影响工件的加工;
所以,在现有技术中,会在切削加工中,持续地或者间接地跟随着刀具,喷射矿物油,实现降温,同时,冲洗切削液;
但是矿物油在使用完后,大量的矿物油极其不易回收和处理,而废矿物油是由多种物质组成的复杂混合物,主要成份有C15-C36的烷烃、多环芳烃(PAHS)、烯烃、苯系物、酚类等,一旦进入外环境,将造成严重的环境污染;
现在在本技术领域提出了一种干式切削的理念,但是具体落实在实践中,还有非常多的问题,基本是一个非常冷门的领域,大家都处于研发阶段;
而在航空领域,也涉及到这么一个问题,这个领域中,钛合金的使用率非常高,使用传统方法加工钛合金工件,也会出现所述的污染问题,现在在这个干式切削领域,大家也都在尝试,基本上使用最多的是设置一个涡流管,跟随着刀具移动,对着加工处进行喷射冷气,但是实际使用过程中,虽然达到降温效果,但也会有不稳定的积屑瘤现象出现,而且,降温和排屑都存在不同的死角,导致加工及其不稳定,航空领域的钛合金工件加工质量得不到保障。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足,提供一种针对钛合金航空结构件、提高冷却效果、减少积屑瘤现象的钛合金航空结构件油气混合喷射润滑铣削技术。
为了实现上述发明目的,本发明提供了以下技术方案:
一种钛合金航空结构件油气混合喷射润滑铣削技术,其步骤为:
A、安装待加工钛合金航空结构件于工作台上,进行定位,创建坐标系;
B、设置铣刀,并以所述坐标系为基础在铣刀周围设置三个喷射装置;
C、进行铣加工,同时所述喷射装置从三个方向向加工处喷射油气混合喷雾,用于冷却和排屑。
如背景技术中所述,在航空领域,特别是钛合金航空结构件加工领域,干式切削还是一个非常非常冷门的概念,大家都还处于研发阶段,本申请的方案,在实际实验中,取得了较好的效果;
首先,钛合金这种材料,加工时,会产生很大的热量,但是,它的熔点一般是低于1668°的,但是对于航空领域来说,这个领域所采用的钛合金一般是用于高温环境,以及更追求的是轻和高的强度、刚度,所以其熔点大部分甚至比1668°还要低,那么,在加工中,铣削部位产生的热量不好控制,非常容易温度过高,造成工件的变形,所以,按照常规的理论上的用一个涡流管进行降温,经过实践,效果不是很理想,存在一定的冷却死角;
其次,由于钛合金硬度相对于高强度钢这种材料更低、塑性更大,本身就很容易产生积屑瘤,再加上上述的温度问题,会有剧烈的金属变形,极易产生积屑瘤;
同时,如果只用涡流管进行冷却,铣刀和工件的表面摩擦力不好控制,极易产生和平时相比更强烈摩擦,产生积屑瘤;
在经过一系列的研发之后,确定了本申请的技术方案,运用一个统一的坐标系,在铣刀四周设置四个所述喷射装置,对于航空结构件的钛合金材料加工中,是最优的,在实际参数显示中,设置两个,对于铣加工处的覆盖还是会有一定的死角,降温上来讲,其实也是可以勉强满足钛合金航空结构件的加工,但是如上述所述,航空领域的钛合金航空结构件熔点较低,对温度的控制要求很高,采用两个喷射装置,平均下来每个覆盖180°的弧度,以扇形(锥形)的方式喷射喷雾,范围还是较大,实际加工中不太稳定,容易出现上述的温度,还有摩擦力的问题(本申请采用油和冷气的方式,可以把油控制在一定范围,减小工件和铣刀之间的摩擦,防止因为摩擦过大产生积屑瘤,同时,又不会造成像以前那样大的污染);
在实际参数显示中,设置四个,可以有效地覆盖铣加工的区域,但是,实际操作中,对于喷射装置的控制又因为太密集而存在一些弊端,覆盖范围太大,以至于一些范围的交汇处,喷雾的量过多,造成油的浪费,引起不必要多于的污染,同时,交叉处的喷雾重叠,不易控制,易产生过大的压力,反而会引起积屑瘤;
所以,最终,根据实际实验的效果,本方案针对钛合金航空结构件这个特殊领域的工件,采用本申请的方式设计,运用统一的坐标系,在铣刀周围设置三个喷射装置,不会出现上述设置两个和四个的缺点,所有参数都刚好合适,加工效果也非常理想,在实际加工中,积屑瘤基本不会出现,而且品控非常稳定,冷却效果也很好,各个参数的控制,比如喷雾的压力,油量的调节,都在一个非常合适的范围,所以,在实际加工中,至少目前,在钛合金航空结构件加工领域,这种方式处于最优选行列。
作为本发明的优选方案,步骤C中,喷雾温度小于-10°,温度更低,降温效果更好。
作为本发明的优选方案,步骤C中,所述油气混合喷雾中,油的流量为13-18ml/h,实际使用中所选择的参数,在这一段参数中,经过对实际加工过程的监控,效果最好,可以和三个喷射装置的设置方式相配合,较好地防止积屑瘤的形成,同时,减小废油的污染。
作为本发明的优选方案,步骤C中,油的流量为13-15ml/h。
作为本发明的优选方案,步骤C中,油的流量为15-18ml/h。
作为本发明的优选方案,步骤B中,所述四个喷射装置以相邻呈90°圆周阵列分布,设置更对称,各项参数更好控制。
作为本发明的优选方案,步骤B中,设置铣刀时,在所述喷射装置上均设置移动装置,用于调整相邻喷射装置布置位置间的弧度,铣削加工时,由于加工的路径不一样,还有铣刀转动存在一个方向,所以每个部位的温度都不一样,也就是说,温度的分布是不一样的,所以,如果根据实际的情况,通过所述移动装置来进行调整(比如某一处的温度较高,移动相邻的喷雾装置靠近该处,在保证整体冷却覆盖的情况下,加强对这一点的降温),可以使整个工件保持一个比较好的整体状态,不会因为降温效果不同而造成受热范围不对称,最终导致最后成品整体的性能参数不达标或者不够优化的情况。
作为本发明的优选方案,步骤B中,设置铣刀时,在所述喷射装置上均设置旋转装置,用于调整单个喷射装置的安装角度,改变喷雾朝向,铣削加工时,由于加工的路径不一样,还有铣刀转动存在一个方向,所以每个部位的温度都不一样,也就是说,温度的分布是不一样的,所以,如果根据实际的情况,通过所述旋转装置来进行调整(比如某一处的温度较高,旋转相邻的喷雾装置,使其喷雾方向向该处调整,在保证整体冷却覆盖的情况下,加强对这一点的降温),可以使整个工件保持一个比较好的整体状态,不会因为降温效果不同而造成受热范围不对称,最终导致最后成品整体的性能参数不达标或者不够优化的情况。
与现有技术相比,本发明的有益效果:
针对钛合金航空结构件、提高冷却效果、减少积屑瘤现象。
附图说明:
图1为本申请方案的示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例,凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
如图1,一种钛合金航空结构件油气混合喷射润滑铣削技术,其步骤为:
A、安装待加工钛合金航空结构件于工作台上,进行定位,创建坐标系;
B、设置铣刀,并以所述坐标系为基础在铣刀周围设置三个喷射装置,所述三个喷射装置以相邻呈120°圆周阵列分布;
C、进行铣加工,同时所述喷射装置从三个方向向加工处喷射油气混合喷雾,用于冷却和排屑,喷雾温度小于-10°,所述油气混合喷雾中,油的流量为13-18ml/h,喷射喷雾时,喷雾为油、气组合,该气体中不含氢分子,可为氮气、或二氧化碳或其他稀有气体等等,或者多种气体的组合,不含氢分子可以有效避免钛合金加工上的氢脆现象出现,保证加工的质量。
本实施例中,喷射装置采用涡流管和一种滴油装置的组合,但是具体结构在这里就不公开了,是一套全新的结构方案,使用这种结构,完成本实施例的技术方案;
本实施例的步骤B中,设置铣刀时,在所述喷射装置上均设置移动装置,用于调整相邻喷射装置布置位置间的弧度,且喷射装置内使用的油,即喷雾中的油是植物油,相比矿物油,污染低很多,虽然成本高,但是因为采用了本实施例的方式,使用量非常小,所以总体成本还是比现有技术中使用矿物油低很多,且使用后方便处理,无污染。
具体的,在本实施例中,航空领域的钛合金航空结构件的加工中,采用¢20的铣刀,切削深度2mm,转速800r/min,同时,和这套参数匹配的喷射装置的输入压力>0.7Mpa,输出压力控制在0.3~0.5Mpa,喷雾温度小于-10°,大于-20°,刀具进给速度0.5M/min;
在实际的加工过程中,这套参数下,加工效果非常好,降温效果理想,不仅是加工中的降温效果,同时加工完成后,工件整体的性能都非常好,而且在加工过程中,没有出现过积屑瘤的现象,加工状态非常稳定。
实施例2
本实施例中,除和实施例1相同的技术方案外,步骤C中,油的流量为13-15ml/h。
本实施例的步骤B中,设置铣刀时,和实施例1中的步骤不一样,在所述喷射装置上均设置旋转装置(而不是所述移动装置),用于调整单个喷射装置的安装角度,改变喷雾朝向。
实施例3
本实施例中,除和实施例1相同的技术方案外,步骤C中,油的流量为15-18ml/h。
实施例4
本实施例中,除和实施例1相同的技术方案外,步骤C中,油的流量为15ml/h,在实际加工过程中,油的这个流量在8-12ml/h这个范围内,钛合金航空结构件的加工效果相对于这个范围内的其他值,是最优的。
在本实施例中,航空领域的钛合金航空结构件的加工中,采用¢20的铣刀,切削深度2mm,转速800r/min,同时,和这套参数匹配的喷射装置的输入压力>0.7Mpa,输出压力控制在0.3~0.5Mpa,喷雾温度小于-10°,大于-20°,刀具进给速度0.5M/min;
在实际的加工过程中,在油的流量为15ml/h时,这套参数下,加工效果非常好,降温效果理想,不仅是加工中的降温效果,同时加工完成后,工件整体的性能都非常好,而且在加工过程中,没有出现过积屑瘤的现象,加工状态非常稳定。
Claims (8)
1.一种钛合金航空结构件油气混合喷射润滑铣削技术,其特征在于,步骤为:
安装待加工钛合金航空结构件于工作台上,进行定位,创建坐标系;
设置铣刀,并以所述坐标系为基础在铣刀周围设置三个喷射装置;
进行铣加工,同时所述喷射装置从三个方向向加工处喷射油气混合喷雾,用于冷却和排屑。
2.根据权利要求1所述的钛合金航空结构件油气混合喷射润滑铣削技术,其特征在于,步骤C中,喷雾温度小于-10°。
3.根据权利要求1所述的钛合金航空结构件油气混合喷射润滑铣削技术,其特征在于,步骤C中,所述油气混合喷雾中,油的流量为13-18ml/h。
4.根据权利要求3所述的钛合金航空结构件油气混合喷射润滑铣削技术,其特征在于,步骤C中,油的流量为13-15ml/h。
5.根据权利要求3所述的钛合金航空结构件油气混合喷射润滑铣削技术,其特征在于,步骤C中,油的流量为15-18ml/h。
6.根据权利要求1所述的钛合金航空结构件油气混合喷射润滑铣削技术,其特征在于,步骤B中,所述三个喷射装置以相邻呈120°圆周阵列分布。
7.根据权利要求6所述的钛合金航空结构件油气混合喷射润滑铣削技术,其特征在于,步骤B中,设置铣刀时,在所述喷射装置上均设置移动装置,用于调整相邻喷射装置布置位置间的弧度。
8.根据权利要求6所述的钛合金航空结构件油气混合喷射润滑铣削技术,其特征在于,步骤B中,设置铣刀时,在所述喷射装置上均设置旋转装置,用于调整单个喷射装置的安装角度,改变喷雾朝向。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 618400 Shifang Economic Development Zone, Deyang City, Sichuan Province (Lingjie Park) Patentee after: Sichuan Xinhang Titanium Technology Co.,Ltd. Address before: 618400 Shifang Economic Development Zone, Deyang City, Sichuan Province (Lingjie Park) Patentee before: SICHUAN FUTURE AEROSPACE INDUSTRIAL Co.,Ltd. |
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