Ti55531是一种新兴的近β型超高强度钛合金，以韧性高、塑性低和耐侵蚀性受到器沉。出格适合造作接受巨大应力的结构件和起落架、机翼、发起机挂架之间的衔接装置等，在航空、航天工业中日益受到青睐[1]。国内、表关于超高强度钛合金的报路仅仅停顿在机能钻研上，钻研沉点也仅仅局限于强度和工艺机能的提高，短缺对其加工工艺的系统钻研。目前最新研造的某型机起落架上的车架横梁，选取了Ti55531钛合金资料作为沉要承力件，尚属国内初次利用，该零件选取了模锻技术，锻件供给状态为固溶+时效，与已经成熟使用迪胙合金TC6和TC18相比，对Ti55531钛合金资料的金属切削机能知之甚少。
为此，对Ti55531钛合金资料的机械加工流程、刀具的选择及车削、铣削参数简直定及优化等进行了钻研。交付了满足设计要求的Ti55531钛合金横梁产品，在同业业中属于当先水平，总结出的经验对后续产品的加工拥有借鉴意思。
1、工艺难点
[1]Ti55531同TC18相比，都是近β型钛合金，但Ti55531钛合金以较高的韧性、塑性和耐侵蚀性而著称，热处置强度不低于1240MPa，远比TC18的强度高，属于近几年国内涵钻研的新型超高强度[1 250 MPa~ 1 400 MPa]钛合金资料，在国内用于产品造作尚属初次。
[2]从目前公开的资料来看，国内表关于超高强度钛合金仅仅停顿在机能钻研上，钻研沉点也仅仅局限于强度和工艺机能的提高，对于资料的切削机能改善、刀具系统加工工艺方面短缺系统钻研
[3] Ti55531钛合金车架横梁结构属于回转体，涉及的工艺蕴含深孔钻镗、车削和数控铣削技术，产品选取整体模锻，来料供给状态为固溶+时效，相对于实现规；こ淌褂玫耐嘶鹛琓C6和TC18起落架零件，Ti55531钛合金锻件塑性更低，由于钛合金自身导热系数低、加工硬化偏差高档个性，在机加过程中易造成刀具切削力大，切削温度高，刀具易磨损，寿命低和粘刀，存在零件烧伤和应力集中等潜在风险。
2、规划设计
所加工的零件为车架横梁，如图1所示，零件包涵体尺寸为1550mmx290mmx315mm，零件沉量102.89kg。
凭据其特点，确定该产品的加工流程如下:
领料→划线→数控镗→车工→超声波→深孔→数控车→车铣→吹砂→去应力回火→数控车→数控镗→钳工→洗濯→称沉→总检→渗入查抄→喷丸→吹砂→成检→防护入库
3、机加工艺
凭据车架横梁的产品结构[回转体]，结合其造作精度要求和设备近况，在模锻设计时，新增工艺圆凸台，用于深孔加工，涉及的重要造作设备蕴含深孔钻镗床、数控车床和数控加工中心或车铣复合，工艺造作技术蕴含深孔钻镗工艺、车削工艺、钳工技术和数控加工，实现产品的造作底子在于造作技术的支持，在于刀具的优化选择和工艺参数的匹配。
3.1刀具对比选择
凭据Ti55531资料的机能，参考使用TC18比力成熟的切削参数，选择分歧刀具的原资料，几何状态[影响表表质量、排屑成效、刃口强度、毛刺、振刀等]进行试切加工，凭据刃口寿命确定相宜加工Ti55531资料的刀具。图2所示。
在一样的切削参数下使用分歧刀具的加工对好比表1、表2.
表1 一样切削参数分歧刀具情况下车削加工对比数据
| 切削参数 | 刀具使用寿命t[min] | |||
| 转速s /[r/min] | 进给f /[mm/d | 切深a, /mm | DNMG150604MS [KC5510] | DNMG441-PP DCMT11T304-SM [IC907] [GC 1030] |
| 60 r/min | 0.2 mm/r | 0.5~1 mm[粗] 0.2~0.5mm[精] | 30-40 min | 40~50 min 20~30 min |
表2 一样切削参数分歧刀具情况下铣削加工对比数据
| 切削参数 | 刀具使用寿命t[min] | ||||
| 转速s /[r/min] | 进给f /[mm/d] | 切深ap /mm | R210-140614E-MM [GC 104O] | FTP LNHT 1006ER [GC 1040] | P26335-R25 [WSM35] |
| 150 r/min | 300 mm/r | 1mm | 80~110 min | 120~150 min | 30~50 min |
在一样的切削参数下，从表1中能够看出，车刀DNMG441-PP比车刀 DNMG150604MS和车刀DCMT11T304-SM的刃口寿命要长一些。从表2中能够看出，铣刀FTP LNMT 1006ER比铣刀R210-140614E-MM和铣刀P26335-R25的刃口寿命要长1倍多。
凭据以上结论并结合现实加工情况，去除余量重要最大的加工步骤是铣削和车削,因而,车削时重要选择车刀 DNMG441-PP,铣削时粗加工重要选择铣刀FTP LNMT 1006ER.
3.2切削参数合理选用
在对Ti55531资料进行试切加工过程中，若切削参数选择的不合理，刀具就会磨损的相当严沉，见图3所示。
为了能较快地得到合理的切削参数，借鉴了与其资料机能相近的TC18的切削参数进行对比。表3、表4和表5别离使用统一款刀具在Ti55531资料进行切削参数对比。
表3车削的切削参数对比
| 进给量/[mm/d] | 切削功夫/h |
| 0.05 | 2.1 |
| 0.1 | 1.8 |
| 0.15 | 1.2 |
| 0.2 | 0.6 |
| 0.05 | 1.9 |
| 0.1 | 1.6 |
| 0.15 | 0.9 |
| 0.2 | 0.4 |
| 0.05 | 1.7 |
| 0.1 | 1.3 |
| 0.15 | 0.9 |
| 0.2 | 0.4 |
| 0.05 | 1.5 |
| 0.1 | 1.1 |
| 0.15 | 0.8 |
| 0.2 | 0.3 |
| 0.05 | 1.4 |
| 0.1 | 1 |
| 0.15 | 0.7 |
| 0.2 | 0.3 |
| 0.05 | 1.1 |
| 0.1 | 0.7 |
| 0.15 | 0.5 |
| 0.2 | 0.2 |
表4端铣刀的切削参数对比
| 零件资料 | 转速 /[r/min] | 切深/mm | 切宽/mm | 进给量 /[mm/min] | 切削 功夫/h |
| 1.5 | 600 | 1.5 | |||
| 15~50 | 400 | 1.8 | |||
| 300 | |||||
| 120 | 1 | 600 | 1.7 | ||
| 15~50 | 400 | 1.9 | |||
| 300 | 2.1 | ||||
| 1.5 | 600 | 1.1 | |||
| 15~50 | 400 | 1.5 | |||
| 300 | 1.7 | ||||
| Ti55531 | 150 | 1 | 600 | 1.5 | |
| 15~50 | 400 | 1.7 | |||
| 300 | 2 | ||||
| 180 | 1.5 | 600 | 0.4 | ||
| 15~50 | 400 | 0.7 | |||
| 300 | 1.1 | ||||
| 1 | 600 | 0.6 | |||
| 15~50 | 400 | 1 | |||
| 300 | 1.4 |
表5表5球头铣刀的切削参数对比
| 零件资料 | 转速 /[r/min] | 切深/mm | 切宽/mm | 进给量 /[mm/min] | 切削 功夫/h |
| Ti55531 | 100 | 2.1 | |||
| 400 | 0.5~1.5 | 0.8~1.2 | 160 | 2 | |
| 260 | 1.8 | ||||
| 200 | 2 | ||||
| 600 | 0.5~1.5 | 0.8~1.2 | 250 | 1.9 | |
| 350 | 1.7 | ||||
| 200 | 1.9 | ||||
| 800 | 0.5~1.5 | 0.8~1.2 | 300 | 1.3 | |
| 400 | 1 |
从表3、表4和表5及现实加工时发现，车削时切削深度不应大于1mm，不然刀具的刀尖极易崩裂，同时也发现加工Ti55531的切削用量都要比加工TC18的切削用量低。因而经过试切后，得到了表6所示的较合理的切削参数。凭据该参数，加工实现了合理的车架横梁，如图4所示。通过工艺验证，表形的粗加工和半精加工功夫约在20天。
表6车削、铣削参数
| 切削类型 | 切削速度 | 切削深度 | 进给量 | |
| 车削 | 车表圆 | 28~50 m/min | 0.2~1 mm | 0.05~0.15 mm/r |
| 镗内孔 | 25~45 m/min | 0.2~1mm | 0.05~0.15 mm/r | |
| 铣削 | 粗加工 | 20~30 m/min | 0.5~1.5 mm | 200~400mm/min |
| 精加工 | 35~55 m/min | 0.3~1mm | 150~350 mm/min |
4、结论
在优选刀具的基础上，作了大量的转位刀具切削试验，初步把握了Ti55531钛合金新型资料的高效加工技术，加深了对资料加工个性意识，选择了适合于Ti55531钛合金高效加工的刀具，摸索出可转位刀具加工Ti55531钛合金的合理切削参数，降低了出产成本，提高了出产效能。
参考文件:
[1]官杰，刘建荣，雷家峰.TC18钛合金的组织和机能与热处置造度的关系[J].资料钻研学报，2009,23[1]:77.
[2]周泽华.金属切削道理[M].昭通:华南理工大学，1984.
[3]赵永庆.国内表钛合金钻研的发展示状及趋向[D].西安:西北有色金属钻研院，2009.
[4]付艳艳，惠松骁，叶文君，等.冷却速度对VST55531钛合金的纤维组织和力学机能的影响[D].北京:北京有色金属钻研总院，2010.
（注，原文标题：Ti55531钛合金车架横梁机械加工工艺钻研_施晓颖）
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