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鈦合金零件加工如何選用刀具

航空零件普遍具有材料和結構雙重難加工的特性，加工刀具成本高、加工質量和加工效率難以保證是生產中極易遇到的挑戰難題，鈦合金結構件則更是如此。現代飛機設計技術的發展，為具有優越綜合性能的鈦合金應用提供了廣闊的發展空間。但同時，面對鈦合金結構設計復雜化的趨勢，整體結構、深腔結構、薄壁結構等大量被采用，為刀具選型及切削方式的確定提出嚴峻挑戰。

復雜型腔優選高效粗加工刀具

不規則的復雜型腔是航空零件的典型結構，針對鈦合金復雜型腔的粗加工，使用碩朔牌大進給刀具是最佳的刀具選用類型。

刀具圓弧底刃的半徑與其最大切削厚度的關系式為：

式中：hmax——最大切削厚度；

R——底刃圓弧半徑；

ap——銑削深度；

fz——每齒進給量。

由上式可知，在切削深度加大時，可采用增加圓弧刃的半徑，降低主偏角來保持較薄的切削厚度，提高刀具壽命，縮短加工時間。

大進給刀具可實現較高的進給速度；如圖1所示，相比于傳統端銑，大進給刀具采用大圓弧刃半徑，較小的主偏角設計，降低了軸向切深，減小了切削厚度；同時這種減薄切屑厚度的大進給銑削方式可有效減小主切削刃負載及厚度極小的切屑也可帶走大量的切削熱，提高刀具耐用度，縮短加工時間；而這一優勢對于復雜型腔的粗加工也非常適用。

圖 1大進給刀具與傳統立銑刀對比

在復雜型腔粗加工過程中，碩朔可轉位大進給銑刀，不僅在加工中實現了較高的切削速度和進給速度，由于大進給銑削方式帶來的較小的銑削深度，還可實現較均勻銑削余量，有利于后續加工的穩定銑削。

插銑刀可作為深槽加工的首選

“對于航空鈦合金結構件的深槽加工，由于其材料本身的難加工特性加上深槽腔和轉角的幾何特征等，使其加工的精度和穩定性非常難保證，碩朔插銑刀具則能達到了很好的加工效果。

圖 2 插銑刀典型結構

插銑是一種針對較深腔槽或轉角的高效加工方法；對于復雜結構件深腔加工、轉角加工等難題，插銑加工則具有獨特的加工優勢；“而插銑與傳統銑削又不同，插銑使用刀具末端進行切削，而不是側部，主要產生軸向力，插銑刀可用于刀具懸伸量大的應用場合，在深槽加工或難加工材料方面，結合韌性好的刀片材質和鋒利的槽型，可取得良好的生產效率。

圖 3 插銑刀具加工示例

圓刀片銑刀以其靈活性提高加工效率

針對航空結構件中鈦合金加工中存在的多類型面加工特征，碩朔刀具選用各種類型面加工的R圓合金刀粒銑刀，提高加工效率。

圖4  典型圓刀片銑刀

圓刀片銑刀還可用于很多類型的切削方式，如圓周插補和螺旋插補斜坡銑、方肩銑削、銑槽、插銑和斜坡銑，是三維銑削中靈活性最好的刀具。

不同需求不同應對

不同的零件結構，在加工中的需求和著重點也不同，對于較為簡單的輪廓或型腔結構，加工中的經濟性不容忽視；而對于開槽加工，嚴格標準下的安全性則至關重要。在輪廓或簡單型腔結構加工中，選用碩朔牌玉米式銑刀；玉米銑刀不僅可實現大切深、大切寬強力銑削方式，還能極大增加切削力和切削效率。更重要的是玉米銑刀可使用各種幾何形狀刀片且每個刀片都可多次轉位來加工，最大限度降低了大型鈦合金零件粗加工的切削成本。

圖 5 玉米銑刀

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