為什么我(wo)們認(ren)為鈦合金是一(yi)種難加工(gong)材料？因為對其加工(gong)機理和現象缺(que)乏深刻的認(ren)識。

1．鈦加工的物理現象

鈦合(he)(he)金加(jia)工(gong)時(shi)的切削(xue)力只是(shi)(shi)略高于同(tong)等(deng)硬(ying)度的鋼，但(dan)是(shi)(shi)加(jia)工(gong)鈦合(he)(he)金的物理現象比加(jia)工(gong)鋼要復(fu)雜(za)得多，從而使鈦合(he)(he)金加(jia)工(gong)面臨巨大的困難。

大(da)多(duo)數的(de)(de)鈦合(he)金(jin)的(de)(de)熱導率很低，只有(you)鋼的(de)(de)1/7，鋁(lv)的(de)(de)1/16。因此，在切削(xue)鈦合(he)金(jin)過(guo)程(cheng)中產(chan)生(sheng)的(de)(de)熱量不會迅速傳(chuan)遞給工件或被切屑帶走，而集聚在切削(xue)區(qu)域，所產(chan)生(sheng)的(de)(de)溫度可(ke)高達1 000℃以(yi)上(shang)，使刀(dao)(dao)具的(de)(de)刃口迅速磨損(sun)、崩裂(lie)和生(sheng)成積屑瘤，快(kuai)速出現(xian)磨損(sun)的(de)(de)刀(dao)(dao)刃，又(you)使切削(xue)區(qu)域產(chan)生(sheng)更多(duo)的(de)(de)熱量，進(jin)一步縮短(duan)刀(dao)(dao)具的(de)(de)壽命。

切削過程中產生的高溫同時破壞了鈦合金(jin)零件的表面(mian)完整性，導致零件幾(ji)何(he)精(jing)度下(xia)降和出現嚴重減少其疲勞強度的加(jia)工硬化現象。

鈦(tai)合(he)金的(de)彈(dan)性(xing)(xing)對(dui)零件性(xing)(xing)能來說(shuo)可能是(shi)有(you)益的(de)，但(dan)是(shi)在切(qie)削過(guo)程中，工(gong)(gong)件的(de)彈(dan)性(xing)(xing)變形是(shi)產(chan)生振動的(de)重要原因。切(qie)削壓(ya)力使“彈(dan)性(xing)(xing)”的(de)工(gong)(gong)件離開(kai)刀具和反彈(dan)，從而(er)使刀具與(yu)工(gong)(gong)件之間摩擦現象大于切(qie)削作用(yong)。摩擦過(guo)程也會(hui)產(chan)生熱(re)，加重了鈦(tai)合(he)金導(dao)熱(re)性(xing)(xing)不良問題(ti)。

加工(gong)薄壁或環(huan)形(xing)等易變形(xing)零件(jian)時(shi)，這(zhe)個問(wen)題(ti)就更加嚴重，將鈦合金(jin)薄壁零件(jian)加工(gong)到(dao)預期的(de)(de)尺寸(cun)精度(du)不是一(yi)件(jian)容易的(de)(de)事。因(yin)為隨著工(gong)件(jian)材料(liao)被刀(dao)(dao)具(ju)推開時(shi)，薄壁的(de)(de)局部變形(xing)已經超出(chu)彈(dan)性范(fan)圍而產生塑性變形(xing)，切削點的(de)(de)材料(liao)強(qiang)度(du)和硬度(du)明顯(xian)增加。此時(shi)，按(an)照原先確定的(de)(de)切削速度(du)加工(gong)就變得過高，進一(yi)步導(dao)致刀(dao)(dao)具(ju)急劇磨損。

2. 加工鈦合金的工藝訣竅

在理解鈦(tai)合金加工機理的基礎上，加上以往(wang)的經驗，加工鈦(tai)合金的主要工藝訣(jue)竅(qiao)如下(xia)：

(1) 采用正角型幾何形(xing)狀的刀片，以減少切(qie)削力、切(qie)削熱(re)和工件的變形(xing)。

(2) 保(bao)持(chi)恒定的(de)進(jin)給以避免(mian)工件的(de)硬化，在切削(xue)過程中刀具(ju)要(yao)始終(zhong)處于進(jin)給狀態，銑削(xue)時徑向吃(chi)刀量a e應為半徑的(de)30%。

(3) 采用(yong)高壓大(da)流量切削液，以保證加(jia)工(gong)過(guo)程的熱穩定性(xing)，防止(zhi)因溫度過(guo)高導致(zhi)工(gong)件表面變性(xing)和刀(dao)具損壞(huai)。

(4) 保(bao)持刀片刃(ren)口鋒利，鈍的刀具是熱集結和磨損的原因，容(rong)易導致刀具失效(xiao)。

(5) 盡可能在鈦合(he)金最軟的狀態加工，因為(wei)淬硬(ying)后(hou)材(cai)料變得更難加工，熱(re)處理提高(gao)了材(cai)料的強度(du)并增加刀片的磨損(sun)。

(6) 使用大(da)的刀尖圓弧半徑或倒角切入，盡可(ke)能把更多的刀刃進入切削(xue)。這可(ke)以減少每一點的切削(xue)力和熱(re)量，防止局部破損。在銑削(xue)鈦合金時，各切削(xue)參數中切削(xue)速(su)度對刀具壽命vc的影響最大(da)，徑向吃(chi)刀量（銑削(xue)深度）ae次之。

3. 從刀片入手解決鈦加工難題

鈦合(he)金(jin)加(jia)(jia)工(gong)(gong)時(shi)出現的(de)(de)(de)(de)刀(dao)(dao)片溝槽磨損是(shi)后面(mian)(mian)和前(qian)面(mian)(mian)在(zai)沿切削深度方向上(shang)的(de)(de)(de)(de)局部磨損，它往往是(shi)由于前(qian)期加(jia)(jia)工(gong)(gong)留下的(de)(de)(de)(de)硬化層所造成的(de)(de)(de)(de)。刀(dao)(dao)具與工(gong)(gong)件(jian)材(cai)料在(zai)加(jia)(jia)工(gong)(gong)溫度超過(guo)800℃的(de)(de)(de)(de)化學反應(ying)和擴散，也是(shi)形成溝槽磨損的(de)(de)(de)(de)原因(yin)之一。因(yin)為在(zai)加(jia)(jia)工(gong)(gong)過(guo)程中，工(gong)(gong)件(jian)的(de)(de)(de)(de)鈦分子在(zai)刀(dao)(dao)片的(de)(de)(de)(de)前(qian)面(mian)(mian)積(ji)聚(ju)，在(zai)高壓高溫下“焊接(jie)”到刀(dao)(dao)刃上(shang)，形成積(ji)屑(xie)瘤。當積(ji)屑(xie)瘤從刀(dao)(dao)刃上(shang)剝(bo)離時(shi)，將(jiang)刀(dao)(dao)片的(de)(de)(de)(de)硬質合(he)金(jin)涂層帶走，因(yin)此，鈦合(he)金(jin)加(jia)(jia)工(gong)(gong)需要特殊的(de)(de)(de)(de)刀(dao)(dao)片材(cai)料和幾何形狀。

4. 適合鈦加工的刀具結構

鈦(tai)合金加(jia)工(gong)的(de)焦(jiao)點是熱(re)，大(da)量高壓切削(xue)液要及時準確地噴射到(dao)切削(xue)刃上，才能夠快速地將熱(re)量移除。市場(chang)上有(you)專門(men)用于鈦(tai)合金加(jia)工(gong)的(de)銑(xian)刀獨特結構(gou)。