[发明专利]低温冷风钛合金加工方法

说明书

本发明涉及低温冷风钛合金加工方法。低温冷风喷射系统调试：启动低温冷风喷射系统，在喷嘴7处测量冷风出口的温度，得到其冷风出口温度信息，确保出口温度在‑45℃‑0℃之间，保证冷风与室温有25℃‑70℃的温差；将低温冷风喷射系统安装在机床上，喷嘴对准刀具前刀面，并与刀尖保持10‑15mm的距离；完成钛合金工件装夹，设置切削参数：机床转速3000‑6000r/min，切削深度a_p＝0.1～1mm，进给量f＝0.05～0.5mm/r；完成工件切削。本发明有效的降低切削温度，控制刀具磨损，提高刀具寿命，降低加工成本，减少环境污染。

技术领域

本发明属于加工类技术，特别是涉及低温冷风钛合金加工方法。

背景技术

铁合金因其具有高强度比、低密度、耐高温、耐腐蚀等优点而被广泛应用于航空航天、海洋工程、生物医学及汽车工业等行业。近年来随着科学技术的进步和工业的发展，对钛合金零件的加工精度要求越来越高。然而，钛合金材料具有低热导率、低弹性模量、髙温下高强度等材料属性，使得在切削钛合金过程中通常伴随着较高的切削温度以及极快的刀具磨损，因此对钛合金的切削加工一直是工业中的一大难题。目前在钛合金加工过程中，为保证钛合金的加工精度，普遍采用浇注切削液的方式控制切削区域温度，减少刀具与工件摩擦，从而保证钛合金零件尺寸精度，控制刀具磨损，提高刀具寿命。

1.传统浇注式切削

浇注式切削是将大量乳化液等直接浇注到切削区进行冷却润滑，其主要依靠液体-固体接触的对流换热方式及水在刀具及工件表面蒸发来降低刀具和工件温度，该技术优点在于可以抑制钛屑高温燃烧，降低工件温度保证零件加工形位精度，其缺点在于对刀尖高温区热冲击非常严重，会造成热裂纹、刀具崩刃等问题。钛合金铣削加工中切削温度可达1000℃以上，在刀尖切出工件到切入工件这一过程中，大量切削液使刀尖从的高温状态急冷到较低温度，瞬间的冷热变化产生的热应力会使硬质合金刀具内部结构产生缺陷，出现热裂纹、微崩刃等情况，在刀尖切入工件后在机械应力及重新产生的热应力的作用下演变为刀具快速磨损，破损，崩刃等。此外，水基切削液粘度低，润滑性不好，吸附能力同样较差，在铣刀快速旋转过程中留存较少。由于水基切削液沸点约为100℃，水在刀具及切屑表面还存在膜态沸腾效应，更加限制了切削液在切削过程中对工况最恶劣的刀尖区域进行的渗透及降温。同时大量切削液的使用不仅造成了资源的浪费，生产效率低等问题，还会对环境产生很大的危害。

2.微量润滑技术

使用微量润滑技术加工钛合金，即使切削液流或气雾通过刀具作用于加工区域。一方面，现如今对微量润滑油雾发生装置的设计研究存在不足，不能够适应加工中所有情况从而精确控制油雾微粒的大小和分布，且实施起来较麻烦；另一方面，油雾微粒容易在大气中扩散，使周围油雾微粒浓度增加，对人体和环境造成危害。

3.液氮冷却技术

使用液氮技术加工钛合金，使得材料的性能在低温下发生了变化，产生低温脆性，有利于切削加工。但是液氮的存储、运输等费用带来了附加成本；液氮在切削加工中的润滑性不够；加工过程中工件发生热胀冷缩，容易变形；液氮使用的安全性需要特别加以注意。

根据目前的技术，可以看出，需要一种新的对钛合金加工方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温冷风钛合金加工方法，该方法在钛合金切削加工过程中有效的降低切削温度，控制刀具磨损，提高刀具寿命，还可以起到辅助断屑的作用，而且该方法并不会产生污染物，且原材料与所需设备成本低。

本发明的提供的低温冷风加工钛合金工艺方法，该方法是将低温气体射流喷射到切削区域，通过强制对流换热来降低切削区温度以控制刀具磨损提高加工质量，同时还可帮助断屑。

本发明的技术方案如下：

一种低温冷风钛合金加工方法，包括如下步骤：