鈦及鈦合金的鋸切加工性能? ?
鈦是同素異構(gòu)體，熔點(diǎn)為1720°C。在低于882°C時(shí)呈密排六方晶格結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為α鈦合金；在882°C以上呈體心立方晶格結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為β鈦。室溫下鈦合金有三種基體組織。鈦合金也就分為以下三類(lèi):?α鈦合金、β鈦合金、α+β鈦合金，國(guó)標(biāo)表示分別為T(mén)A,TB和TC標(biāo)志。
α鈦合金的切削加工性最好，a+β鈦合金次之，β鈦合金最差。即便是同一類(lèi)鈦合金，由于其抗拉強(qiáng)度和成分不同，其切削性能也有差異，下表為一部分通用的鈦和鈦合金的抗拉強(qiáng)度和硬度表。
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雖然商業(yè)純鈦切起來(lái)和奧氏體不銹鋼類(lèi)似，但絕大部分的鈦合金并不好加工。當(dāng)鈦合金的硬度大于HB350時(shí)切削加工特別困難，小于HB300時(shí)則容易出現(xiàn)粘刀現(xiàn)象，也難于切削。但鈦合金的硬度只是難于切削加工的一個(gè)方面，關(guān)鍵在于鈦合金本身化學(xué)、物理、力學(xué)性能間的綜合對(duì)其切削加工性的影響。鈦合金有如下切削特點(diǎn)：
(1)變形系數(shù)?。?/span>這是鈦合金切削加工的顯著特點(diǎn)，變形系數(shù)小于或接近于1。切屑在前刀面上滑動(dòng)摩擦的路程大大增大，加速帶鋸條磨損。
(2)切削溫度高：由于鈦合金的導(dǎo)熱系數(shù)很小(只相當(dāng)于45號(hào)鋼的1/5～1/7)，切屑與前刀面的接觸長(zhǎng)度極短，切削時(shí)產(chǎn)生的熱不易傳出，集中在切削區(qū)和切削刃附近的較小范圍內(nèi)，切削溫度很高。在相同的切削條件下，切削溫度可比切削45號(hào)鋼時(shí)高出一倍以上。
下表為鈦合金和其他材料的相對(duì)切削性能對(duì)比表：
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(3)單位面積上的切削力大：切屑與前刀面的接觸長(zhǎng)度極短，單位接觸面積上的切削力大大增加，容易造成崩刃。同時(shí)，由于鈦合金的彈性模量小，加工時(shí)在徑向力作用下容易產(chǎn)生彎曲變形，引起振動(dòng)，加大帶鋸條磨損并影響零件的精度。因此，要求工藝系統(tǒng)應(yīng)具有較好的剛性。
(4)冷硬現(xiàn)象嚴(yán)重：由于鈦的化學(xué)活性大，在高的切削溫度下，很容易吸收空氣中的氧和氮形成硬而脆的外皮；同時(shí)切削過(guò)程中的塑性變形也會(huì)造成表面硬化。冷硬現(xiàn)象不僅會(huì)降低零件的疲勞強(qiáng)度，而且能加劇帶鋸條磨損，是切削鈦合金時(shí)的一個(gè)很重要特點(diǎn)。
(5)帶鋸條齒尖易磨損：毛坯經(jīng)過(guò)沖壓、鍛造、熱軋等方法加工后，形成硬而脆的不均勻外皮，極易造成崩刃現(xiàn)象，使得切除硬皮成為鈦合金加工中最困難的工序。另外，由于鈦合金對(duì)帶鋸條齒尖材料的化學(xué)親和性強(qiáng)，在切削溫度高和單位面積上切削力大的條件下，帶鋸條很容易產(chǎn)生粘結(jié)磨損。鋸切鈦合金時(shí)，有時(shí)前刀面的磨損甚至比后刀面更為嚴(yán)重。在鋸切加工中，由于鈦合金材料的導(dǎo)熱系數(shù)低，而且切屑與前刀面的接觸長(zhǎng)度極短，切削時(shí)產(chǎn)生的熱不易傳出，集中在切削變形區(qū)和切削刃附近的較小范圍內(nèi)，加工時(shí)切削刃刃口處會(huì)產(chǎn)生極高的切削溫度，將大大縮短帶鋸條壽命。對(duì)于鈦合金TC4而言，在帶鋸條齒尖強(qiáng)度和背部強(qiáng)度以及鋸床功率允許的條件下，切削溫度的高低是影響帶鋸條壽命的關(guān)鍵因素，而并非切削力的大小。
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帶鋸條類(lèi)型選擇???
切削加工鈦合金應(yīng)從降低切削溫度和減少粘結(jié)兩方面出發(fā)，選用齒尖紅硬性好、背部強(qiáng)度高、減小切削力的齒型，與鈦合金親和性差的質(zhì)量控制嚴(yán)格的帶鋸條類(lèi)型，一般采用硬質(zhì)合金帶鋸條如泰嘉股份的CB-MP、CB-PRO等系列。由于高速鋼的耐熱性沒(méi)有硬質(zhì)合金高，大批量鋸切的情況下盡量采用硬質(zhì)合金帶鋸條，如果要選用雙金屬帶鋸條，適宜選用背部強(qiáng)度高，加工精度高的產(chǎn)品系列，如泰嘉股份的磨齒型帶鋸條，由于其齒尖是磨齒加工的，也受到不少鋸切TA類(lèi)鈦材的用戶(hù)喜愛(ài)。下表為各類(lèi)鈦合金推薦的帶鋸條類(lèi)型及特點(diǎn)說(shuō)明。
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切削用量的選擇
如果采用CB-MP硬質(zhì)合金帶鋸條，幾種典型鈦合金的大致鋸切參數(shù)如下（TC和TB用了相同的硬度，以便說(shuō)明盡管在相同的硬度情況下，不同類(lèi)型的鈦合金其難度系數(shù)也不同）：
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如果換成了雙金屬帶鋸條，線(xiàn)速度和效率均要相應(yīng)降低，而如果換成了切削力更小的CB-PRO和CB-X925,則切削效率可適當(dāng)提高。即便是同一種材料，如果其硬度差異顯著，如35HRC和41HRC，那么參數(shù)也要做適當(dāng)調(diào)整。
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鋸切加工時(shí)的其他注意事項(xiàng)?
1.鋸切這種材料時(shí)，如果沒(méi)有硬皮的情況下，不用進(jìn)行過(guò)多磨合。由磨合向標(biāo)準(zhǔn)鋸切參數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)，應(yīng)先將鋸帶速度調(diào)高，再提升進(jìn)給量。整個(gè)調(diào)整過(guò)程要避免震動(dòng)。
2.硬皮最好先用久的鋸條將其處理，這樣可以節(jié)省帶鋸用量。
3.選擇極壓切削油或10~15%極壓乳化液，此外，切削液的供給必須充分，才能發(fā)揮其作用。如果有的機(jī)床切削液供應(yīng)不充分或壓力過(guò)下，可考慮改造冷卻系統(tǒng)。
4.機(jī)床必須處于良好的工作狀態(tài)，具有足夠的切削功率。
5.鋼絲刷的位置要調(diào)整恰當(dāng)，以便有效清除鋸帶齒部的鈦屑。
6.導(dǎo)向臂間距要調(diào)整適宜，增加切削穩(wěn)定性和系統(tǒng)剛性。
7.鋸帶與導(dǎo)向輪背部的間隙調(diào)整適宜，可有效保持鋸帶壽命。