CN105345179A - 一种钛合金材料电铣削加工方法 - Google Patents

一种钛合金材料电铣削加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及钛合金加工领域,特别涉及一种钛合金材料电铣削加工方法,其步骤为:A、把待加工钛合金安装于工作台上;B、采用熔点高于所述待加工钛合金的材料制成的铣刀,设置铣刀于工作位置;C、在所述铣刀和待加工钛合金上接通脉冲电源,所述铣刀和待加工钛合金上其中一个接通所述脉冲电源的正极,另一个接通所述脉冲电源的负极;D、打开脉冲电源,通过所述铣刀对待加工钛合金进行铣削加工;本发明的目的在于提供一种提高加工效率、节约刀具、降低成本的钛合金材料电铣削加工方法。

Description

一种钛合金材料电铣削加工方法
技术领域
本发明涉及钛合金加工领域,特别涉及一种钛合金材料电铣削加工方法。
背景技术
在航天、航空及军工制造业中,有大量采用高温耐热合金、钛合金等用传统的金属切削机床难以加工的零件。
如机匣、整体叶盘、各类环件、安装边、叶片等,它们空间形状复杂,采用金属切削机床加工刀具损耗极大,效率很低,还需大量占用昂贵的加工装备,这类零件的加工已成为该制造领域的技术难题、加工瓶颈,严重制约了我国国防装备制造业的发展。
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,提供一种提高加工效率、节约刀具、降低成本的钛合金材料电铣削加工方法。
为了实现上述发明目的,本发明提供了以下技术方案:
一种钛合金材料电铣削加工方法,其步骤为:
A、把待加工钛合金安装于工作台上;
B、采用熔点高于所述待加工钛合金的材料制成的铣刀,设置铣刀于工作位置;
C、在所述铣刀和待加工钛合金上接通脉冲电源,所述铣刀和待加工钛合金上其中一个接通所述脉冲电源的正极,另一个接通所述脉冲电源的负极;
D、打开脉冲电源,通过所述铣刀对待加工钛合金进行铣削加工。
在航天、航空领域,钛合金零件用到的比例很大,但是钛合金强度很高,加工起来非常费刀具,同时难度高,而本申请的方案,采用脉冲电源连接所述铣刀和待加工钛合金,在铣刀加工钛合金时,会形成脉冲电流,在交接处形成瞬间的高温,对工件或铣刀进行熔化,通过控制脉冲周期和释放电流的大小,决定所述交接处形成的温度高低;
采用熔点高于所述待加工钛合金的材料制成的铣刀,把温度控制在铣刀的熔点下,同时高于钛合金材料的温度,就可以实现这种加工方法,然后铣刀正常铣削,这样对铣刀的磨损就很小,节约刀具、降低成本,同时相比传统的刀具,能实现瞬间熔化,效率更高;
同时,采用脉冲电源,可以使脉间时候起一个冷却的作用,使铣削的精度、更可控。
作为本发明的优选方案,所述铣刀直径为φ21-27mm,转速270-330r/min,进给速度300-400mm/min,切深1.5-3mm,切宽18-22mm,所述脉冲电源的脉间为75-150us,脉宽为700-800us,电流为900-1100A,在这套参数范围内,能够保证到一个非常优化的加工状态,因为钛合金材料很特殊,对于某一大小范围内的钛合金材料,用这套参数,可以避免因为各参数配合不合适出现的断刀,或者参数配合不合适出现的能量的浪费或者过度的熔化,或者铣刀的过度消耗的情况。
作为本发明的优选方案,所述铣刀直径为φ21-24mm,转速270-300r/min,进给速度300-400mm/min,切深1.5-3mm,切宽18-22mm,所述脉冲电源的脉间为75-150us,脉宽为700-750us,电流为900-1000A。
作为本发明的优选方案,所述铣刀直径为φ24-27mm,转速300-330r/min,进给速度300-400mm/min,切深1.5-3mm,切宽18-22mm,所述脉冲电源的脉间为75-150us,脉宽为750-800us,电流为1000-1100A。
作为本发明的优选方案,步骤C中,所述铣刀接通所述脉冲电源的负极,把极性效应考虑到其中,能更好地规避刀具的浪费。
作为本发明的优选方案,构成所述铣刀的材料熔点大于1678℃,所述待加工钛合金材料熔点小于等于1678℃,纯钛熔点为1678℃,但是强度低,大部分情况下,为了提升材料的机械性能,会和熔点比1678℃低的材料合成作为钛合金,所以构成所述铣刀的材料熔点大于1678℃,就可以实现本申请的方案,同时适应大部分情况。
作为本发明的优选方案,构成所述铣刀的材料熔点大于3400℃,减轻脉冲电源调控的压力,拉大铣刀熔点和钛合金熔点间的温度范围,脉冲电源所产生的所述交接处的温度可以在这个大范围内任意取值,降低了加工难度,节约成本,同时熔点大于3400℃,也可以针对性地选择少量的几种材料,铣削参数在范围内合理调整即可。
作为本发明的优选方案,构成所述铣刀的材料为石墨、金刚石、钨或者带钨的合金,以及这几种材料的组合物。
作为本发明的优选方案,构成所述铣刀的材料为石墨,成本低,比上述金刚石成本低太多,虽然石墨的机械性能不好,硬度只有1,金刚石有10,根本就没有人想过要用石墨来做成铣刀,因为基本就是一铣就断的概念,但是,配合本申请上述范围内的一套参数,能够保证石墨铣刀在铣削过程中,不会出现断刀的情况,只会出现表面正常的磨损,同时,又能够最大地优化铣削的速度。
作为本发明的优选方案,步骤B中,设置铣刀时,在铣刀中开一个连通铣刀底部的通道,步骤D中,铣削加工时,使铣刀底部喷射出冲液,用于冷却以及冲出已蚀除掉的材料。
与现有技术相比,本发明的有益效果
提高加工效率、节约刀具、降低成本。
附图说明:
图1为本申请方法示意图。
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1,一种钛合金材料电铣削加工方法,其步骤为:
A、把待加工钛合金安装于工作台上;
B、采用熔点高于所述待加工钛合金的材料制成的铣刀,设置铣刀于工作位置(在铣刀中开一个连通铣刀底部的通道,即冲液孔);
C、在所述铣刀和待加工钛合金上接通脉冲电源,所述待加工钛合金接通所述脉冲电源的正极,铣刀接通所述脉冲电源的负极;
D、打开脉冲电源,通过所述铣刀对待加工钛合金进行铣削加工;
铣削加工时,使铣刀底部喷射出冲液,用于冷却以及冲出已蚀除掉的材料。
本实施例中,所述铣刀直径为φ21-27mm,转速270-330r/min,进给速度300-400mm/min,切深1.5-3mm,切宽18-22mm,所述脉冲电源的脉间为75-150us,脉宽为700-800us,电流为900-1100A(,通过脉间、脉宽、电流这三项参数的调节,再配合所述进给速度,使铣削达到一个非常优化,且铣削尺寸可控的最佳状态,这里解释一下给所述转速的原因,如果不转的话,在钛合金铣削过程后,会出现铣刀的某一边的磨损大于另一边的情况,故给一个转速,同时也配合所述冲液的冲出,排出所述已蚀除的材料)。
实施例2
本实施例中,铣削参数和实施例1有所不同,具体为:
所述铣刀直径为φ21-24mm,转速270-300r/min,进给速度300-400mm/min,切深1.5-3mm,切宽18-22mm,所述脉冲电源的脉间为75-150us,脉宽为700-750us,电流为900-1000A。
本实施例中,构成所述铣刀的材料熔点大于1678℃,所述待加工钛合金材料熔点小于等于1678℃。
实施例3
本实施例中,铣削参数和实施例1有所不同,具体为:
所述铣刀直径为φ24-27mm,转速300-330r/min,进给速度300-400mm/min,切深2mm,切宽18-22mm,所述脉冲电源的脉间为75-150us,脉宽为750-800us,电流为1000-1100A。
本实施例中,构成所述铣刀的材料熔点大于3400℃,构成所述铣刀的材料为石墨、金刚石、钨或者带钨的合金,以及这几种材料的组合物。
实施例4
本实施例中,所述铣刀的材料为石墨,铣削参数和实施例1有所不同,具体为:
所述铣刀直径为φ24mm,转速300r/min,进给速度300mm/min,切深2mm,切宽20mm,所述脉冲电源的脉间为100us,脉宽为750us,电流为1000A;
同时,步骤A中,待加工的钛合金放置的工作台能够在水平X、Y轴移动,铣刀能够在竖直Z向移动,这样在铣削加工时,尽量避免了石墨铣刀直接的水平移动,在体积更大的工作台上水平移动钛合金,可以更好地进行控制,更加防止了断刀的情况出现;
步骤D中,由于石墨电极加工中会存在损耗,为了保证精度,在加工过程中通过检测装置和调整装置对电极损耗进行在线检测及补偿;
同时,铣削加工时,使铣刀底部喷射出冲液,用于冷却以及冲出已蚀除掉的材料,用两离心泵为铣刀内部同时供水,每台输出压力均为1.9Mpa,流量为每小时7m3,保证流量,同时防止为一台时,损坏后就不能工作的情况,这种方式,其中一台损坏后,另一台还可以工作一段时间,在这段时间内,可以把铣刀撤离钛合金内部,不会像只有一台时停止后直接导致温度过高过度熔化钛合金,没有挽回余地;
同时,由于本方法的精度还不能达到太高,所产生的表面会部分凹凸不平,因此在粗加工过程中单边留6mm余量,下刀过程中切入时需采用螺旋下刀的方法,并且螺旋的圆直径必须大于冲液孔的直径,以防止下刀过程中在工件表面的内冲孔位置留有未加工掉的圆珠,而容易引起短路抬刀;
在加工拐角处时,将进给速度降为正常加工速度的50%,并且在拐角处添加相对刀具直径20%的拐角半径,因为实际操作中发现,程序编制中由于在拐角处加工余量会增大,所以对应加一个这个步骤解决这个问题。
运用该套参数,实际加工中单位时间材料去除量如下:
¢24R0去除量:Q=20×2×300/1000=12cm3/每分钟;
相比现有技术,效率大大提高,同时又节约了刀具。

Claims (10)

1.一种钛合金材料电铣削加工方法,其步骤为:
把待加工钛合金安装于工作台上;
采用熔点高于所述待加工钛合金的材料制成的铣刀,设置铣刀于工作位置;
在所述铣刀和待加工钛合金上接通脉冲电源,所述铣刀和待加工钛合金上其中一个接通所述脉冲电源的正极,另一个接通所述脉冲电源的负极;
打开脉冲电源,通过所述铣刀对待加工钛合金进行铣削加工。
2.根据权利要求1所述的一种钛合金材料电铣削加工方法,其特征在于,所述铣刀直径为φ21-27mm,转速270-330r/min,进给速度300-400mm/min,切深1.5-3mm,切宽18-22mm,所述脉冲电源的脉间为75-150us,脉宽为700-800us,电流为900-1100A。
3.根据权利要求2所述的一种钛合金材料电铣削加工方法,其特征在于,所述铣刀直径为φ21-24mm,转速270-300r/min,进给速度300-400mm/min,切深1.5-3mm,切宽18-22mm,所述脉冲电源的脉间为75-150us,脉宽为700-750us,电流为900-1000A。
4.根据权利要求2所述的一种钛合金材料电铣削加工方法,其特征在于,所述铣刀直径为φ24-27mm,转速300-330r/min,进给速度300-400mm/min,切深1.5-3mm,切宽18-22mm,所述脉冲电源的脉间为75-150us,脉宽为750-800us,电流为1000-1100A。
5.根据权利要求3或4所述的一种钛合金材料电铣削加工方法,其特征在于,步骤C中,所述铣刀接通所述脉冲电源的负极。
6.根据权利要求1所述的一种钛合金材料电铣削加工方法,其特征在于,构成所述铣刀的材料熔点大于1678℃,所述待加工钛合金材料熔点小于等于1678℃。
7.根据权利要求1所述的一种钛合金材料电铣削加工方法,其特征在于,构成所述铣刀的材料熔点大于3400℃。
8.根据权利要求7所述的一种钛合金材料电铣削加工方法,其特征在于,构成所述铣刀的材料为石墨、金刚石、钨或者带钨的合金,以及这几种材料的组合物。
9.根据权利要求5所述的一种钛合金材料电铣削加工方法,其特征在于,构成所述铣刀的材料为石墨。
10.根据权利要求1所述的一种钛合金材料电铣削加工方法,其特征在于,步骤B中,设置铣刀时,在铣刀中开一个连通铣刀底部的通道,步骤D中,铣削加工时,使铣刀底部喷射出冲液,用于冷却以及冲出已蚀除掉的材料。
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