[发明专利]一种适用于钛合金锻件的高效粗加工方法

说明书

    技术领域

本发明涉及航空领域的钛合金工件加工，特别涉及一种适用于钛合金锻件的高效粗加工方法。

背景技术

现有技术中，对钛合金工件的粗加工一般分为外形轮廓粗加工、型腔粗加工，

外形轮廓粗加工时，一般采用的加工途径是刀片式盘铣刀∕每层分层加工，该方式金属去除率较高但因材料弹性模数小，导致刀片磨损严重寿命较短，刀片损耗大经济性不明显。

 型腔粗加工时，一般采用的加工途径是刀片式刀具小切深低进给分层铣削方式，该类刀具中即使是号称进给王的某品牌快进给刀片也不过达到1000MM∕每分钟的刀具进给速度，且快进给刀具使用过程中的每刀切深不能大于2MM（如图2），而常规刀片式方肩铣刀或者圆鼻刀片虽能在切深方面大于快进给刀具但进给速度却是低至300MM∕每分钟，其效率太低，而且使用此种方式铣削因刀具原因（刀具后角较小刃口不锋利强度低不能进行长时间螺旋下切），还需在加工前预钻下刀孔并扩孔（如图1），进一步降低了加工效率。除效率低下之外此类刀具的寿命也很低，表现最好的机夹式刀片在满载的情况之下均不超过2小时，如满载切削往往一个班次的钛件粗加工就需要更换4组以上刀片(注：每组3颗刀片)，且在加工过程中还需小心观察加工过程，防止刀片脱落或崩损造成的质量事故，经济性相当差。

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，提供一种高效、经济的钛合金高效粗加工方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种适用于钛合金锻件的高效粗加工方法，其步骤包括：

步骤一，选择毛坯件，固定于工作台；

步骤二，对毛坯件进行外形轮廓的粗加工；

步骤三，对工件进行型腔的粗加工，为铣加工；

步骤二、三中，铣加工时，用硬质合金立铣刀，选择整体硬质合金立铣刀或高速钢基体焊接硬质合金刃立铣刀，运用高速钢基体焊接硬质合金刃立铣刀时，铣刀直径￠60mm，刀尖圆角R1，一次性下切，切深40mm，再按外形轮廓进行恒定仿形铣削，其刀具切入点为侧刃进给线接触（如图3），步距20mm，主轴转速130 r/min，进给速度110mm/min，刀具线速度24.5m/min，每刃进给0.141mm，刀刃数6刃；

运用整体刃硬质合金立铣刀时，铣刀直径￠25 mm，刀尖圆角R4，一次性螺旋下切，切深30mm，再在水平方向进行恒定扩散铣削，其刀具切入点为侧刃进给线接触，步距8mm，主轴转速600 r/min，进给速度550mm/min，刀具线速度47.1m/min，每刃进给0.152mm，刀刃数6刃； 

所述的刀具参数是反复试验多次，因为钛合金材料昂贵，反复试验使该研发机构投入了大量资金，最初设计了主要为两种材料（整体硬质合金基体和高速钢基体）三种结构（整体硬质合金立铣刀﹑高速钢基体焊接硬质合金刃立铣刀﹑高速钢立铣刀）的实验样刀十余种，经过车间铝件﹑钢件过渡性切削测试并筛选后最终确定了两种不同材料样刀（整体硬质合金立铣刀﹑高速钢立铣刀）（因高速钢基体焊接硬质合金刃立铣刀已经在前期钛合金零件加工中成功使用效果较好，故后期实验未再对该型号刀具进行测试），继续进行了对钛合金框类零件的切削实验，高速钢铣刀对外形进行粗加工的实验过程中因刀具散热问题宣告失败，但是整体硬质合金立铣刀的测试获得了非常理想的效果，尤其是整体硬质合金立铣刀的型腔粗铣更是属行业内首创，该加工策略材料去除率极高，而极佳的切削条件有力的保证了刀具寿命使之能够保证1支刀具就完成所有型腔粗加工，当所加工工件尺寸过小，所述的直径￠60mm、￠25mm的铣刀无法加工时，缩小刀具，所述铣刀直径最小缩小到￠16 mm，当铣刀直径为￠16 mm或￠20mm时，其刀尖圆角为R3，所述的刀具的切深、步距、进给速度、每刃进给的参数缩小比例和铣刀直径缩小比例相同；该方法使刀具寿命变长，从而使其经济性大增，同时提高了每分钟的去除量，提高了效率。

作为本发明的优选方案，所述步骤一中，选择毛坯件为选择TA15或TC18的毛坯件，在航空领域的钛合金一般TA15或TC18较常见。

作为本发明的优选方案，所述步骤一中，通过若干压板把毛坯件固定于工作台上，同时在毛坯件底部用垫板支撑，固定后保证毛坯件平面度误差不超过1mm，保证了对毛坯件加工时的稳定性。

作为本发明的优选方案，所述步骤二中，对毛坯件进行外形轮廓的粗加工，为线切割或铣加工，多种选择，适应性强。