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伊斯卡刀具钛合金铣削加工

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《刀具界》以推广先进的金属切削技术为己任

钛金属材料具有出色的比强度和高耐腐蚀性能,这些优点使得钛合金成为了重要的工程材料,在许多要求高的领域得到了越来越多的应用。使用钛材料制造的关键结构件,在确保所需的性能和可靠性的同时能显著减小结构件的质量,这点在航空航天工业表现尤为突出,因为这些优点正好可以提高航空器的整体性能以及燃油经济性。

图1:XQUAD玉米铣刀

钛的加工性

钛材料属于难加工材料,因此在生产过程中需要权衡许多加工过程中可能会遇到的问题。在金属加工行业中,“钛”材料通常不仅指纯钛材料,还包括钛合金材料。根据冶金特性,依据所含元素不同可以将钛分为:商业纯钛(非合金)、α-钛合金、β-钛合金、α-β-钛合金,以及其它钛合金材料。人们有时认为钛的切削性能与奥氏体不锈钢相似;不过这种说法仅适用于纯钛材料,并不适用于α-β-钛合金材料,尤其是β-钛合金材料。

可加工性评定在很大程度上取决于钛的类型及其热处理方法。广泛应用的退火钛TiAl6V4的加工性能比退火不锈钢AISI的加工性能低35-40%左右。但是,如果我们将退火钛TiAl6V4的加工性视为%,那么让众多加工车间感到头痛的Ti(人们也称之为“TRIPLE5”)的加工困难程度是退火钛TiAl6V4的两倍。

随着机床制造商们持续的技术创新和研发,钛材料的加工越来越高效。现代化机床使得操作人员能采用更先进的加工策略和小余量、短接触加工方法。但是,钛加工中的低切削速度严重抑制了机床高效率加工的潜能,同时也导致切削刀具成为整个技术生产系统中最薄弱的环节。简而言之,切削刀具成为钛材料加工中的生产效率分水岭,因此,其也成为寻求彻底改善这一状况的主要优化对象。

由于钛的导热系数很低,切削时面对的主要问题就是产生的切削热。导热性差导致相当大的热载荷直接传递到刀具的切削刃。此外,由于钛的弹性模量小容易引发在切削过程中产生振动,从而影响加工表面的光洁度和精度,而类似问题在钢材加工中很少出现。

一直以来,刀具生产商们都对研发用于钛材料高效加工的先进刀具加以重视。钛材料的加工通常有着较高的买飞比buy-to-fly比率(原始材料质量与加工后材料质量的比值),表明零件在加工过程中有大量的材料需要被去除。通常情况下,加工完成后钛材料的重量仅为原始重量的10%甚至更小。并且零件内部通常带有型腔、凹槽和加强筋,这些特征也决定了需要使用铣削作为主要的制造方法。因此,每款新型钛合金加工铣刀的诞生都会引起全球技术界的浓厚兴趣。伊斯卡公司一直以来被视作是该领域创新引领者,所以伊斯卡的最新产品始终能吸引全球钛加工制造商的


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