一種多孔金屬的車削方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于多孔材料的切削加工方法，尤其涉及一種多孔金屬的車削方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著多孔金屬制備技術(shù)的發(fā)展，多孔金屬在工業(yè)領(lǐng)域與人們生活中得到了廣泛應(yīng) 用。而應(yīng)用多孔金屬常常需要將多孔金屬材料加工為所需要的形狀與尺寸。
[0003] 多孔金屬材料可以進(jìn)行切削加工，如車削、銑削、磨削等加工，但一般難以加工出 高質(zhì)量的表面，因?yàn)榍邢骷庸ず蟮亩嗫撞牧?，其加工面上的孔隙易被堵塞，從而影響材料?透氣性，降低其性能甚至造成加工件失效。如多孔金屬加工的骨植入體，表面堵塞將不能使 正常組織長(zhǎng)入植入體；此外，切削加工產(chǎn)生的切屑會(huì)進(jìn)入材料孔隙難以清除，也會(huì)影響加工 件的性能。
[0004] 目前，JP20020043731切削加工泡沫金屬的方法、US2010/0312339生產(chǎn)與切削加 工植入體方法及按照該方法生產(chǎn)的植入體、DE102011121688 (Al)切削加工后將孔隙中聚 集體轉(zhuǎn)化為液態(tài)或氣態(tài)的開孔金屬物的切削加工方法、US8323322用多孔金屬成形的醫(yī)療 植入體及成形方法等文獻(xiàn)報(bào)道的多孔金屬的切削加工方法是首先將待加工的多孔金屬坯 的孔隙進(jìn)行填充固化處理，具體地說是將易除材料呈液態(tài)狀滲滿待加工的多孔金屬坯孔隙 或只滲入待加工的多孔金屬坯表面孔隙，通過相變使其液態(tài)狀轉(zhuǎn)化為固態(tài)狀，再將固化后 的多孔金屬坯進(jìn)行切削加工，形成所需要的形狀與尺寸，需要時(shí)，加工完后通過相變將多孔 金屬件中滲入的易除材料再轉(zhuǎn)化為液態(tài)或氣態(tài)，將其清除，然后清洗。由于填充材料與多孔 金屬加工性能不同，加工后的多孔金屬表面仍有一定程度的孔隙堵塞，試驗(yàn)表明，上述方法 孔隙堵塞造成的孔隙率減小平均值大于15%，會(huì)影響多孔金屬件性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，而提供一種進(jìn)一步減少多孔金屬坯表面孔 隙堵塞的多孔金屬車削加工方法。
[0006] 本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種多孔金屬的車削方法，包括 將待加工的多孔金屬坯件的孔隙進(jìn)行填充固化處理，其特征是：對(duì)固化處理的多孔金屬坯 件表面進(jìn)行一道次車削加工后，再沿與上一道次相反的車削軌跡方向進(jìn)行一個(gè)道次車削加 工。
[0007] 本發(fā)明的有益效果是：所提供的多孔金屬的車削方法，通過車刀對(duì)填充固化的多 孔金屬坯表面分別沿兩個(gè)相反方向進(jìn)行車削，多孔金屬網(wǎng)狀材料在兩個(gè)相反方向受到剪切 作用更易斷裂去除，減少了多孔金屬加工面孔隙堵塞，實(shí)現(xiàn)了加工面上的孔隙堵塞的有效 控制。
[0008] 本發(fā)明的進(jìn)一步設(shè)置是，每道次車削工步的第一步是用車刀在主軸一側(cè)從多孔金 屬坯件夾持端外端部車至所需長(zhǎng)度；第二步，用車刀在主軸另一側(cè)從多孔金屬坯件第一步 車刀結(jié)束車削的長(zhǎng)度方向位置開始車削到第一步車削起始的端部，主軸旋轉(zhuǎn)方向與第一步 相反，車刀進(jìn)給速度及切削速度與第一步相同，車削深度為第一步車刀車削深度的20%~ 100% 〇
[0009] 該技術(shù)設(shè)置的有益效果是：可高效連續(xù)實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬坯表面分別沿兩個(gè)相反方向進(jìn) 行車削，并易于去除在切削時(shí)由于填充材料與多孔金屬車削性能不同造成金屬網(wǎng)狀材料受 力彎曲形成的毛邊。
[0010] 本發(fā)明還可進(jìn)一步設(shè)置為，加工時(shí)用低溫介質(zhì)使刀具附近加工區(qū)達(dá)到一 40°C以下 并在整個(gè)加工過程中保持。
[0011] 該技術(shù)設(shè)置的有益效果是：多孔金屬網(wǎng)狀材料低溫下在兩個(gè)相反方向受到剪切作 用更易脆斷。
[0012] 本發(fā)明還可進(jìn)一步設(shè)置為：最后一道精車工序的刀具刀尖圓角半徑不得大于 0. 3mm〇
[0013] 該技術(shù)設(shè)置的有益效果是：規(guī)定刀具刀尖圓角半徑不得大于0. 3mm保證了刀具刀 尖鋒利，易于將材料切斷，刀具刀尖磨鈍易于使多孔金屬材料加工表面出現(xiàn)毛邊使其堵塞。
[0014] 本發(fā)明對(duì)加工多孔鈦、多孔鉭、多孔鈮的的進(jìn)一步設(shè)置是：在車削多孔鈦時(shí)，用低 溫介質(zhì)使刀具附近加工區(qū)達(dá)到一 170°C以下并在整個(gè)加工過程中保持，車削參數(shù)取：粗車 為：切削深度取〇. 65mm~I. 8mm，車刀進(jìn)給速度f=65mm/min~75mm/min，切削速度v=80m/ min~100m/min ;精車：切削深度取0. 03mm~0. 6mm，車刀進(jìn)給速度f=45mm/min~65mm/ min,切削速度v=100m/min~120m/min。在車削多孔鉭時(shí)，用低溫介質(zhì)使刀具附近加工區(qū) 達(dá)到一 180°C以下并在整個(gè)加工過程中保持，車削參數(shù)?。捍周嚍椋呵邢魃疃热?. 65mm~ 1. 8_，車刀進(jìn)給速度f=85mm/min~105mm/min，切削速度v=50m/min~70m/min ;精車：切 削深度取〇. 03mm~0. 6mm，車刀進(jìn)給速度f=45mm/mi η~80mm/min ,切削速度v=70m/min~ 90m/min。在車削多孔鈮時(shí)，用低溫介質(zhì)使刀具附近加工區(qū)達(dá)到一 40°C以下并在整個(gè)加工過 程中保持，車削參數(shù)?。捍周嚍椋呵邢魃疃热?. 9mm~2. 5mm，車刀進(jìn)給速度f=85mm/min~ 105mm/min，切削速度v=50m/min~70m/min，精車：切削深度取0. 03mm~0. 8mm,車刀進(jìn)給 速度f=45mm/min~80mm/min，切削速度v=70m/min~90m/min。用所述方法對(duì)上述三種材 料加工，經(jīng)檢測(cè)表明可使加工面孔隙堵塞造成的孔隙率減小平均值< 7%，實(shí)現(xiàn)了加工面上 的孔隙堵塞的有效控制。
【附圖說明】
[0015] 圖1是本發(fā)明的車削工藝示意圖； 圖2是圖1的右視圖順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90° ; 圖3是加工的多孔金屬件； 圖中，1、在加工的多孔金屬件，2、第一步用車刀，3、第二步用車刀，4、加工件夾具， 5、車床主軸箱。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體的描述，有必要在此指出的是以下實(shí)施例只用 于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技 術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明的技術(shù)方案 的范圍內(nèi)。
[0017] 實(shí)施例1 一種多孔鈦金屬的車削方法，加工件如圖3,其中，大端dl=24. 8_，其長(zhǎng)度為60_，小 端d2=23mm，其長(zhǎng)度為40mm，所用毛坯直徑為30mm;用高硬度石蠟(硬度Shore D 55-60)將 孔隙率為60%~70%的多孔鈦金屬坯填充固化，用車床主軸箱5上夾具4將其固定夾緊，進(jìn) 行車削加工，用液氮使刀具附近加工區(qū)達(dá)到一 170°C~一 180°C并在整個(gè)加工過程中保持， 加工多孔金屬件1時(shí)，先加工大端，將毛坯加工到直徑為24. 8mm。第一道工步為粗車，刀具 材料采用硬質(zhì)合金YG8,將外圓由Φ30mm車至Φ25. 1mm，加工的軸向長(zhǎng)度為110mm，將該車 削工步分為兩個(gè)步驟，第一步，用車刀2從多孔金屬件1端部沿軸向車110mm，車削深度為 I. 8mm，車削參數(shù)?。很嚨哆M(jìn)給速度f=65mm/min，切削速度v=80m/min，第二步，用設(shè)置在主 軸另一側(cè)與第一步用車刀2相對(duì)的車刀3從第一步車刀2結(jié)束車削的長(zhǎng)度位置，即距多孔 金屬件1端部IlOmm處開始車削到端部，主軸旋轉(zhuǎn)方向與第一步相反，車削深度為〇. 65mm, 其余車削參數(shù)與第一步相同。第二道工步為精車，車刀采用聚晶金剛石刀具，將外圓由 Φ25. Imm車至Φ24. 8mm，加工的軸向長(zhǎng)度為110mm，加工方式與第一道工步相同，其中，第 一步車刀2車削深度為0· 12mm，第二步車刀3車削深度為0· 03mm，兩步車削參數(shù)均取：車刀 進(jìn)給速度f=65mm/min，切削速度v=120m/min。再加工小端，將一端直徑加工至23mm，該端 軸向加工長(zhǎng)度為45mm。用精車方式，車刀采用聚晶金剛石刀具，加工方式與第一道工步相 同，其中，第一步車刀2車削深度為0. 6mm，第二步車刀3車削深度為0. 3mm，兩步車削參數(shù) 均?。很嚨哆M(jìn)給速度f=45mm/min，切削速度v=100m/min。車完后取下工件，通過150°C高溫 蒸汽將多孔鈦金屬件中滲入的高硬度石蠟轉(zhuǎn)化為液態(tài)并清除，用線切割按照長(zhǎng)度尺寸要求 切割兩個(gè)端面，長(zhǎng)度上達(dá)到圖紙要求，然后清洗，最終完成加工，經(jīng)檢測(cè)表明，加工后表面堵 塞很少，加工面孔隙堵塞造成的孔隙率減小平均