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    如何做好鈦材加工

    作者: 發布時間:2017-09-14 瀏覽次數:2003

      對于鈦材加工,加工高強度的高溫合金工件就如爬坡一般艱難。為了解決這個問題,機床制造商將銑床和車床的剛性提高,改善主軸的減震性能和機床構架的尺寸,并提高了馬達的性能;這些措施是為了能夠提供所需的大切削力,同時減少有害的機床振動,以避免降低工件的加工質量和縮短刀具的使用壽命。

      在鈦材料加工中,為了使刀具系統達到***優化,獲得***大的金屬切除率,需要特別關注提供切削力輸出的機床性能,切削刀具的切削刃與工件接觸部位的特性,以及機床與刀具的聯接部位-主軸聯接裝置。

      2012年4月,機床制造商MitsuiSeiki公司(新澤西州卑爾根)與刀具及刀柄產品供應商肯納金屬(賓西法尼亞州拉特羅布)一同合作,對鈦材料(Ti-6Al-4V)工件進行了加工測試;測試使用機床為Mitsui-SeikiHPX63CNC臥式加工中心,測試中使用了四只肯納金屬刀具產品,每只刀具都采用了KM4X100主軸聯接裝置。

      機床

      HPX63的主要設計標準包括一項大型切削容量,***大加工直徑為1050毫米,工件高度(Y軸)***大可為1050毫米。X軸行程為1000毫米,Z軸行程為900毫米,托盤尺寸為630毫米。B軸轉臺轉速可達12rpm,具有高扭矩,加速快的性能。移動速度快,可達32米/分鐘,加速度/減速度為0.5G,切削進給率為12米/分鐘。

      該機床專為精密加工而設計,采用的冶金工藝使鑄件具有***大的剛性,主軸箱軸向滑軌經過淬火、磨削、手工刮磨處理。定位精度和重復定位精度為0.001毫米。三井機床的主軸裝置可對溫度變化進行自動補償,不需要?熱機?時間。這家公司提供多種主軸選擇方案,以滿足用戶選擇直接傳動和齒輪傳動的需要,以及對不同扭矩和轉速的需要。

      總而言之,HPX-63機床具有良好的堅固性、剛性、和精確性,非常適合對鈦、鉻鎳鐵合金、工具鋼、不銹鋼、以及鋁材料的加工,適用于航空航天行業、能源行業、壓縮機、模具、夾具及工裝設備、汽車原型零件制造、以及通用高精度加工。

      為了使刀具系統達到***優化,要求主軸聯接裝置能夠***大化地傳遞機床功率。市場上多數刀具產品為整體式刀具,主軸夾緊力相對較低。聯接裝置的剛性非常有限,并且徑向配合需要保持在***小規定值。為了獲得穩定的端面接觸性能,需要非常緊密的公差等級,因此加工成本大幅上升。

      主軸聯接裝置

      肯納金屬公司生產的KM4XTM是新一代的KM主軸聯接裝置。有的聯接裝置盡管可以傳遞大功率扭矩,但在達到***大扭矩之前,切削力產生的彎矩可能已經超過聯接裝置能夠承受的極限。KM4XTM裝置的三面接觸設計提高了穩定性,優化了夾緊力的分布和過盈配合。因此,該裝置的抗彎矩性能是其它刀柄系統的三倍。

      在測試切削加工中,HPX63配備了大扭矩高功率的主軸裝置;***大功率為26/22kW,***大扭矩為1082Nm。KM4X100主軸聯接裝置可形成85kNm的夾緊力,是HSK100裝置的2倍多,是BT50裝置的3倍(這兩個裝置的夾緊力分別是40kNm和25kNm)。

      切削刀具

      測試中使用了四只不同的切削刀具,分別是

     ?。?)一只203.2毫米直徑的端面銑刀,帶有7個方形可轉位刀片;

     ?。?)一只相同直徑的端面銑刀,帶有7個圓刀片;

     ?。?)一只76.21毫米直徑,228.6毫米長度的玉米銑刀(HARVIUltraTM),帶有5個螺旋排,每個螺旋排上有11個刀片,以及

     ?。?)一個125毫米直徑的平底可轉位鉆(FBI),帶有6個可轉位刀片。

      因為機床和主軸具有充足的功率輸出,并且主軸聯接裝置具有***的夾緊力,測試加工結果非常出色。方形刀片端面銑刀的金屬切除率達到了88.74立方厘米/分鐘,主軸速度為64min-1,切削深度為12毫米,切削寬度為45毫米,進給率為164.3毫米/分鐘。

      在主軸速度為73min-1,切削寬度為177.8毫米,切削深度為3毫米,進給率為88.9毫米/分鐘的條件下,圓形刀片端面銑刀的金屬切除率為47.42立方厘米/分鐘。

      HARVIUltraTM玉米銑刀可同時進行X軸和Y軸方向的切削,在主軸速度為171min-1,進給率為101.6毫米/分鐘,切削深度為40毫米,切削寬度為76.21毫米條件下的***大金屬切除率可達309立方厘米/分鐘。

      FBI鉆在鈦材料工件上鉆了一個平底孔,在主軸速度為102min-1,進給率為10.2毫米/分鐘,孔徑為125毫米條件下,金屬切除率為125.2立方厘米/分鐘。在鉆完***個孔后,將工件在主軸上旋轉一個45度角,又鉆出一個斜鉆孔,斜鉆孔穿過***個孔的鉆孔邊緣處。盡管加工過程為嚴重斷續切削,機床和鉆頭都表現出良好的性能。

      性能***優化

      與常規型或通用型機床相比,HPX63在加工鈦合金工件的金屬切除率可提高1.5-2倍。KM4X主軸聯接裝置具有足夠的夾緊力并采用過盈配合方式,加工時可采用更高的轉速,扭矩輸出***大化。機床的加工效率和刀具的切削性能都得到顯著的提升。

      此外,KM4X100主軸聯接裝置的性能可以達到HSK125的性能水平;不僅如此,還可避免使用超長主軸,大型換刀臂,大型刀具庫,以及其它會增加機床占地面積裝置的因素。使用正確的刀具和主軸聯接裝置可以減少機床的尺寸,并在鈦材料和其它難切削合金材料加工中顯著提高加工效率。主軸聯接裝置可以確保刀具的性能達到***大化,可以充分發揮切削刃、銑刀、鉆頭、和車刀的性能,提高加工效率。


    洛陽順易鈦業有限公司

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