钛合金航空结构件油气混合喷射润滑铣削技术

摘要

本发明涉及钛合金航空结构件加工领域，特别涉及一种钛合金航空结构件油气混合喷射润滑铣削技术，其步骤为：A、安装待加工钛合金航空结构件于工作台上，进行定位，创建坐标系；B、设置铣刀，并以所述坐标系为基础在铣刀周围设置三个喷射装置；C、进行铣加工，同时所述喷射装置从三个方向向加工处喷射油气混合喷雾，用于冷却和排屑；本发明的目的在于提供一种针对钛合金航空结构件、提高冷却效果、减少积屑瘤现象的钛合金航空结构件油气混合喷射润滑铣削技术。

说明书

技术领域

本发明涉及钛合金航空结构件加工领域，特别涉及一种钛合金航空结构件油气混合喷射润滑铣削技术。

背景技术

传统方式的切削加工中，会产生热量和切削屑，热量超出一定范围后会造成不良影响，切削屑累计过多也会造成堵塞，影响工件的加工；

所以，在现有技术中，会在切削加工中，持续地或者间接地跟随着刀具，喷射矿物油，实现降温，同时，冲洗切削液；

但是矿物油在使用完后，大量的矿物油极其不易回收和处理，而废矿物油是由多种物质组成的复杂混合物，主要成份有C15-C36的烷烃、多环芳烃（PAHS）、烯烃、苯系物、酚类等，一旦进入外环境，将造成严重的环境污染；

现在在本技术领域提出了一种干式切削的理念，但是具体落实在实践中，还有非常多的问题，基本是一个非常冷门的领域，大家都处于研发阶段；

而在航空领域，也涉及到这么一个问题，这个领域中，钛合金的使用率非常高，使用传统方法加工钛合金工件，也会出现所述的污染问题，现在在这个干式切削领域，大家也都在尝试，基本上使用最多的是设置一个涡流管，跟随着刀具移动，对着加工处进行喷射冷气，但是实际使用过程中，虽然达到降温效果，但也会有不稳定的积屑瘤现象出现，而且，降温和排屑都存在不同的死角，导致加工及其不稳定，航空领域的钛合金工件加工质量得不到保障。

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，提供一种针对钛合金航空结构件、提高冷却效果、减少积屑瘤现象的钛合金航空结构件油气混合喷射润滑铣削技术。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种钛合金航空结构件油气混合喷射润滑铣削技术，其步骤为：

A、安装待加工钛合金航空结构件于工作台上，进行定位，创建坐标系；

B、设置铣刀，并以所述坐标系为基础在铣刀周围设置三个喷射装置；

C、进行铣加工，同时所述喷射装置从三个方向向加工处喷射油气混合喷雾，用于冷却和排屑。

如背景技术中所述，在航空领域，特别是钛合金航空结构件加工领域，干式切削还是一个非常非常冷门的概念，大家都还处于研发阶段，本申请的方案，在实际实验中，取得了较好的效果；

首先，钛合金这种材料，加工时，会产生很大的热量，但是，它的熔点一般是低于1668°的，但是对于航空领域来说，这个领域所采用的钛合金一般是用于高温环境，以及更追求的是轻和高的强度、刚度，所以其熔点大部分甚至比1668°还要低，那么，在加工中，铣削部位产生的热量不好控制，非常容易温度过高，造成工件的变形，所以，按照常规的理论上的用一个涡流管进行降温，经过实践，效果不是很理想，存在一定的冷却死角；

其次，由于钛合金硬度相对于高强度钢这种材料更低、塑性更大，本身就很容易产生积屑瘤，再加上上述的温度问题，会有剧烈的金属变形，极易产生积屑瘤；

同时，如果只用涡流管进行冷却，铣刀和工件的表面摩擦力不好控制，极易产生和平时相比更强烈摩擦，产生积屑瘤；

在经过一系列的研发之后，确定了本申请的技术方案，运用一个统一的坐标系，在铣刀四周设置四个所述喷射装置，对于航空结构件的钛合金材料加工中，是最优的，在实际参数显示中，设置两个，对于铣加工处的覆盖还是会有一定的死角，降温上来讲，其实也是可以勉强满足钛合金航空结构件的加工，但是如上述所述，航空领域的钛合金航空结构件熔点较低，对温度的控制要求很高，采用两个喷射装置，平均下来每个覆盖180°的弧度，以扇形（锥形）的方式喷射喷雾，范围还是较大，实际加工中不太稳定，容易出现上述的温度，还有摩擦力的问题（本申请采用油和冷气的方式，可以把油控制在一定范围，减小工件和铣刀之间的摩擦，防止因为摩擦过大产生积屑瘤，同时，又不会造成像以前那样大的污染）；

在实际参数显示中，设置四个，可以有效地覆盖铣加工的区域，但是，实际操作中，对于喷射装置的控制又因为太密集而存在一些弊端，覆盖范围太大，以至于一些范围的交汇处，喷雾的量过多，造成油的浪费，引起不必要多于的污染，同时，交叉处的喷雾重叠，不易控制，易产生过大的压力，反而会引起积屑瘤；

所以，最终，根据实际实验的效果，本方案针对钛合金航空结构件这个特殊领域的工件，采用本申请的方式设计，运用统一的坐标系，在铣刀周围设置三个喷射装置，不会出现上述设置两个和四个的缺点，所有参数都刚好合适，加工效果也非常理想，在实际加工中，积屑瘤基本不会出现，而且品控非常稳定，冷却效果也很好，各个参数的控制，比如喷雾的压力，油量的调节，都在一个非常合适的范围，所以，在实际加工中，至少目前，在钛合金航空结构件加工领域，这种方式处于最优选行列。

作为本发明的优选方案，步骤C中，喷雾温度小于-10°，温度更低，降温效果更好。

作为本发明的优选方案，步骤C中，所述油气混合喷雾中，油的流量为13-18ml/h，实际使用中所选择的参数，在这一段参数中，经过对实际加工过程的监控，效果最好，可以和三个喷射装置的设置方式相配合，较好地防止积屑瘤的形成，同时，减小废油的污染。

作为本发明的优选方案，步骤C中，油的流量为13-15ml/h。

作为本发明的优选方案，步骤C中，油的流量为15-18ml/h。

作为本发明的优选方案，步骤B中，所述四个喷射装置以相邻呈90°圆周阵列分布，设置更对称，各项参数更好控制。

作为本发明的优选方案，步骤B中，设置铣刀时，在所述喷射装置上均设置移动装置，用于调整相邻喷射装置布置位置间的弧度，铣削加工时，由于加工的路径不一样，还有铣刀转动存在一个方向，所以每个部位的温度都不一样，也就是说，温度的分布是不一样的，所以，如果根据实际的情况，通过所述移动装置来进行调整（比如某一处的温度较高，移动相邻的喷雾装置靠近该处，在保证整体冷却覆盖的情况下，加强对这一点的降温），可以使整个工件保持一个比较好的整体状态，不会因为降温效果不同而造成受热范围不对称，最终导致最后成品整体的性能参数不达标或者不够优化的情况。

作为本发明的优选方案，步骤B中，设置铣刀时，在所述喷射装置上均设置旋转装置，用于调整单个喷射装置的安装角度，改变喷雾朝向，铣削加工时，由于加工的路径不一样，还有铣刀转动存在一个方向，所以每个部位的温度都不一样，也就是说，温度的分布是不一样的，所以，如果根据实际的情况，通过所述旋转装置来进行调整（比如某一处的温度较高，旋转相邻的喷雾装置，使其喷雾方向向该处调整，在保证整体冷却覆盖的情况下，加强对这一点的降温），可以使整个工件保持一个比较好的整体状态，不会因为降温效果不同而造成受热范围不对称，最终导致最后成品整体的性能参数不达标或者不够优化的情况。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

针对钛合金航空结构件、提高冷却效果、减少积屑瘤现象。

附图说明：

图1为本申请方案的示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

如图1，一种钛合金航空结构件油气混合喷射润滑铣削技术，其步骤为：

A、安装待加工钛合金航空结构件于工作台上，进行定位，创建坐标系；

B、设置铣刀，并以所述坐标系为基础在铣刀周围设置三个喷射装置，所述三个喷射装置以相邻呈120°圆周阵列分布；

C、进行铣加工，同时所述喷射装置从三个方向向加工处喷射油气混合喷雾，用于冷却和排屑，喷雾温度小于-10°，所述油气混合喷雾中，油的流量为13-18ml/h，喷射喷雾时，喷雾为油、气组合，该气体中不含氢分子，可为氮气、或二氧化碳或其他稀有气体等等，或者多种气体的组合，不含氢分子可以有效避免钛合金加工上的氢脆现象出现，保证加工的质量。

本实施例中，喷射装置采用涡流管和一种滴油装置的组合，但是具体结构在这里就不公开了，是一套全新的结构方案，使用这种结构，完成本实施例的技术方案；

本实施例的步骤B中，设置铣刀时，在所述喷射装置上均设置移动装置，用于调整相邻喷射装置布置位置间的弧度，且喷射装置内使用的油，即喷雾中的油是植物油，相比矿物油，污染低很多，虽然成本高，但是因为采用了本实施例的方式，使用量非常小，所以总体成本还是比现有技术中使用矿物油低很多，且使用后方便处理，无污染。

具体的，在本实施例中，航空领域的钛合金航空结构件的加工中，采用￠20的铣刀，切削深度2mm，转速800r/min，同时，和这套参数匹配的喷射装置的输入压力＞0.7Mpa，输出压力控制在0.3~0.5Mpa，喷雾温度小于-10°，大于-20°，刀具进给速度0.5M/min；

在实际的加工过程中，这套参数下，加工效果非常好，降温效果理想，不仅是加工中的降温效果，同时加工完成后，工件整体的性能都非常好，而且在加工过程中，没有出现过积屑瘤的现象，加工状态非常稳定。

实施例2

本实施例中，除和实施例1相同的技术方案外，步骤C中，油的流量为13-15ml/h。

本实施例的步骤B中，设置铣刀时，和实施例1中的步骤不一样，在所述喷射装置上均设置旋转装置（而不是所述移动装置），用于调整单个喷射装置的安装角度，改变喷雾朝向。

实施例3

本实施例中，除和实施例1相同的技术方案外，步骤C中，油的流量为15-18ml/h。

实施例4

本实施例中，除和实施例1相同的技术方案外，步骤C中，油的流量为15ml/h，在实际加工过程中，油的这个流量在8-12ml/h这个范围内，钛合金航空结构件的加工效果相对于这个范围内的其他值，是最优的。

在本实施例中，航空领域的钛合金航空结构件的加工中，采用￠20的铣刀，切削深度2mm，转速800r/min，同时，和这套参数匹配的喷射装置的输入压力＞0.7Mpa，输出压力控制在0.3~0.5Mpa，喷雾温度小于-10°，大于-20°，刀具进给速度0.5M/min；

在实际的加工过程中，在油的流量为15ml/h时，这套参数下，加工效果非常好，降温效果理想，不仅是加工中的降温效果，同时加工完成后，工件整体的性能都非常好，而且在加工过程中，没有出现过积屑瘤的现象，加工状态非常稳定。