钛合金的切削加工及刀具设计

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钛合金切削中刀具材料选用及加工工艺介绍

.6mm。

c.切削加工情况：有YG8铣平面，刀具切削轻松，在进刀与工件接触时以及刀具将工件切透时有振动，中间切削过程平稳，使用磨削液。

留0.5mm 余量进行精铣，可获得R a1.6的表面粗糙度。

2.加工十字形状a.刀具选择：选用硬质合金立铣刀，刀具材料为Y330。

铣刀外径Ø40。

b.切削参数选择：主轴转速235r/min。

c.切削加工情况：用Y330加工十字形状，手动横向进给，刀具切削轻松，切削时加磨削液充分冷却。

精铣时铣刀底刃修磨R2，后角为10°～12°，并用碳化硅油石修磨使切削刃光滑，工件能得到R a1.6的表面粗糙度。

此时后角的选择，尤其是刀具圆弧面后角的选择至关重要，过大，会在铣削过程中产生振动，容易崩刃，使切削刃产生锯口，加剧磨损：过小，会造成排屑、断屑困难，切屑还会粘刀，后刀面与工件磨擦现象严重，刀具磨损加快。

因此正确地修磨后角，可以提高刀具的使用寿命。

3.车削工件内外圆弧表面刀具材料、几何参数及切削用量的选择如下：a.刀具材料为YG8，45°偏刀断续切削，使用磨削液让切削刃冷却。

用工装夹持工件，每组加工8件，粗车切削用量V=25～38m/min，f=0.3～0.5mm/r，ap=3～5mm.如加工中间内孔，在连续切削的条件下精车，切削用量V=50～75m/min，f=0.1～0.2mm/r，ap=0.25～0.8mm。

前角γ=8°～12°能保证刀具强度。

.磨出0.05～0.1mm的负倒棱，增强切削刃强度。

.后角a=15°～20°，以减少后刀面与工件的摩擦，提高刀具寿命。

.粗车时，刃倾角λ=-3°～-5°，精车时刃倾角λ=-3°～0°。

.粗车时，刀尖圆弧半径r0=0.5mm，精车时r0=1～2mm，以增强刀尖强度。

.切削加工情况：通过以上参数选择，工件可获得R a1.6的表面粗糙度，并能有效地提高刀具寿命，主切削刃在刃磨后用碳化硅油石研磨出倒棱，可消除刃磨产生的锯口，提高抗磨损能力，并增强主切削刃强度。

钛合金的切削加工

钛的海洋1.钛合金可分为哪几类 ?钛是同素异构体, 熔点为1720℃, 在低于882℃时呈密排六方晶格结构, 称为α钛; 在 882℃以上呈体心立方品格结构 , 称为β钛。

利用钛的上述两种结构的不同特点, 添加适当的合金元素, 使其相变温度及相分含量逐渐改变而得到不同组织的钛合金。

室温下 , 钛合金有三种基体组织 , 钛合金也就分为以下三类 :(1)α钛合金 : 它是α相固溶体组成的单相合金 , 不论是在一般温度下还是在较高的实际应用温度下 , 均是α相, 组织稳定 , 耐磨性高于纯钛 , 抗氧化能力强。

在500℃~600℃的温度下 , 仍保持其强度和抗蠕变性能 , 但不能进行热处理强化 , 室温强度不高。

(2)β钛合金 : 它是β相固溶体组成的单相合金 , 未热处理即具有较高的强度 , 淬火、时效后合金得到进一步强化 , 室温强度可达 1372~1666 MPa;但热稳定性较差 , 不宜在高温下使用。

(3)α+β钛合金 : 它是双相合金 , 具有良好的综合性能 , 组织稳定性好 , 有良好的韧性、塑性和高温变形性能 , 能较好地进行热压力加工 , 能进行淬火、时效使合金强化。

热处理后的强度约比退火状态提高 50%~100%;高温强度高 , 可在400℃~500℃的温度下长期工作, 其热稳定性次于α钛合金。

三种钛合金中最常用的是α钛合金和α+β钛合金 ; α钛合金的切削加工性最好 , α+p 钛合金次之 , β钛合金最差。

α 钛合金代号为 TA,β钛合金代号为TB,α+β钛合金代号为 TC。

2.钛合金有哪些性能和用途 ?钛是一种新型金属 , 钛的性能与所含碳、氮、氢、氧等杂质含量有关 , 最纯的碘化钛杂质含量不超过 0.1%, 但其强度低、塑性高。

99.5%工业纯钛的性能为 : 密度ρ=4.5g/cm3, 熔点为 1800℃, 导热系数λ=15.24W/(m.K), 抗拉强度ζb=539MPa,伸长率δ=25%,断面收缩率ψ=25%,弹性模量 E=1.078×105MPa,硬度 HB195。

钛合金的切削加工及刀具设计

钛合金的切削加工及刀具设计核心提示：分析了钛合金的相对可切削性,阐述了钛合金切削加工条件;以钛合金车加工和孔加工为例介绍了钛合金加工刀具的设计.1.引言钛及钛合金不仅是制造飞机、导弹、火箭等航天器的重要结构材料，而且在机械工程、海洋工程、生物工程及化学工程中的应用也日益广泛。

如在阀门制造中，将不锈钢阀门与钛制阀门同时在酸性介质中使用，钛制阀门具有更好的使用寿命。

在钛中加入合金元素形成钛合金，其强度显着提高,σb可从350～700MPa提高到1200 MPa，因此在工业上应用钛合金的意义更具重要性。

通常按使用状态下的组织将钛合金分为α钛合金（以TA表示）、β钛合金和（α+β）钛合金（以TC表示）三类，三种钛合金中最常用的是α钛合金和(α+β)钛合金。

由于钛合金可切削性极差，因此给实际应用带来很多困难。

笔者从钛合金的相对可切削性研究出发，根据多年生产经验提出较实用的刀具，供读者应用时参考。

2.钛合金可切削性的研究若以45号钢的可切削性为100%，则钛合金的可切削性约为20～40%，其可切削性比不锈钢差，但比高温合金稍好。

在钛合金中又按β型钛合金、α+β型钛合金、α型钛合金为序其可切削性逐步改善，而纯钛的可切削性最好。

即在一般情况下，材料硬度愈高，加入合金元素越多，材料的可切削性越差。

加工钛合金时，若材料硬度小于HB 300将会出现强烈粘刀现象，而硬度大于HB370时加工又极其困难，因此最好使钛合金材料的硬度在HB300～370之间。

2.1 钛合金切削机理的研究（1）气体杂质的影响各种气体杂质对于钛合金的可切削性有很大影响，其中最显着的是氧、氢和氮；钛合金的可切削性随着气体在钛合金中的含量增加而恶化。

钛元素的化学活泼性高，具有很强的亲和力，很容易与接触的杂质化合，钛在600℃以上能与大气中的氧起作用，超过650℃时，随温度的提高而作用增强。

在表面出现氧化皮的同时，氧还向钛中扩散；在同素异构转变温度（882.5℃）以上，氧在钛中扩散特别强烈，以至形成脆化层，且其脆化层厚度随时间的增加而增大，即产生所谓“组织α化层”。

钛合金的切削加工及刀具设计

如在阀门制造中，将不锈钢阀门与钛制阀门同时在酸性介质中使用，钛制阀门具有更好的使用寿命。

在钛中加入合金元素形成钛合金，其强度显着提高,σb可从350～700MPa提高到1200 MPa，因此在工业上应用钛合金的意义更具重要性。

由于钛合金可切削性极差，因此给实际应用带来很多困难。

笔者从钛合金的相对可切削性研究出发，根据多年生产经验提出较实用的刀具，供读者应用时参考。

2.钛合金可切削性的研究若以45号钢的可切削性为100%，则钛合金的可切削性约为20～40%，其可切削性比不锈钢差，但比高温合金稍好。

在钛合金中又按β型钛合金、α+β型钛合金、α型钛合金为序其可切削性逐步改善，而纯钛的可切削性最好。

即在一般情况下，材料硬度愈高，加入合金元素越多，材料的可切削性越差。

加工钛合金时，若材料硬度小于HB 300将会出现强烈粘刀现象，而硬度大于HB370时加工又极其困难，因此最好使钛合金材料的硬度在HB300～370之间。

TA15、TB6钛合金切削加工用量和刀具的选择

TA15、TB6钛合金切削加工用量和刀具的选择TA15、TB6两种钛合金材料具有重量轻、强度高、耐热、耐腐蚀、疲劳性能好等一系列优良的力学、物理性能，成为航空航天、核能、船舶等领域理想的结构材料之一。

但由于该材料价格昂贵，难加工，尤其是铣削加工制造周期长、成本高，制约了它的应用。

而新一代航空产品需要具备更优异的性能新材料、新结构、新工艺被广泛应用。

同时，为了竞争的需要，研制周期短和制造成本低是取胜的关键，因此，开展对TA15、TB6两种钛合金材料切削加工的研究是必要的，特别是铣削高效加工的探索尤其显得紧迫和重要。

TA15、TB6钛合金材料主要特征TA15 a钛合金是a相固熔体组成的单相合金。

该合金室温强度在930MPa以上，耐热性高于纯钛，组织稳定，抗氧化能力强，500～600 ℃下仍保持其强度，抗蠕变能力强，但不能进行热处理强化。

TB6 b钛合金是b相固熔体组成的单相合金。

该合金室温强度在1105MPa 以上，但热稳定性较差，不宜在高温下使用。

TA15、TB6钛合金的切削加工工艺特性摩擦系数大，导热系数低，刀尖切削温度高。

钛合金热导率仅为钢的1/4 、铝的1/14 、铜的1/25 , 因而散热慢，不利于热平衡。

切削时产生的切削热都集中在刀尖上，使刀尖温度很高，易使刀尖很快熔化或粘结磨损而变钝。

弹性模量小。

钛合金的弹性模量只有30CrMnSi的56% ，这说明零件的刚性差，切削时易产生弹性变形和振动，不仅影响零件的尺寸精度和表面质量，而且还影响刀具的使用寿命;同时造成已加工面的弹性恢复较大，刀具后面摩擦增加导致刀具过快磨损。

化学活性大。

在300℃以上时有强烈的吸氢、氧、氮的特性，造成加工表面易产生脆硬的化合物，切屑形成短碎片状，使刀具极易磨损。

钛合金化学亲和力较强，极易与其他金属亲和结合。

在加工中切屑与刀具的粘结现象严重，使刀具的粘结和扩散磨损加大。

TA15、TB6钛合金零件切削用量和刀具参数的选择主要加工方法钛合金零件的加工余量比较大，有的部位很薄(2～3mm) ，主要配合表面的尺寸精度、形位公差又较严，因此每项结构件都必须按粗加工→半精加工→精加工的顺序分阶段安排工序。

钛合金的切削加工

钛合金以其比强度高、机械性能及抗蚀性良好而成为飞机及发动机理想的制造材料，但由于其切削加工性差，长期以来在很大程度上制约了它的应用。

随着加工工艺技术的发展，近年来，钛合金已广泛应用于飞机发动机的压气机段、发动机罩、排气装置等零件的制造以及飞机的大梁隔框等结构框架件的制造。

我公司某新型航空发动机的钛合金零件约占零件总数的11%。

本文是在该新机试制过程中积累的对钛合金材料切削特性以及在不同加工方法下表现出的具体特点的认识及所应采取工艺措施的经验总结。

1 钛合金的切削加工性及普遍原则钛合金按金属组织分为a相、b相、a+b相，分别以TA，TB，TC表示其牌号和类型。

我公司某新型发动机所用材料为TA，TC两种。

一般铸、锻件采用TA系列，棒料用TC系列。

特点及切削加工性钛合金相对一般合金钢具有以下优点：比强变高：钛合金密度只有4.5g/cm3，比铁小得多，而其强度与普通碳钢相近。

机械性能好：钛合金熔点为1660℃，比铁高，具有较高的热强度，可在550℃以下工作，同时在低温下通常显示出较好的韧性。

抗蚀性好：在550℃以下钛合金表面易形成致密的氧化膜，故不容易被进一步氧化，对大气、海水、蒸汽以及一些酸、碱、盐介质均有较高的抗蚀能力。

另一方面，钛合金的切削加工性比较差。

主要原因为：导热性差，致使切削温度很高，降低了刀具耐用度。

600℃以上温度时，表面形成氧化硬层，对刀具有强烈的磨损作用。

塑性低、硬度高，使剪切角增大，切屑与前刀面接触长度很小，前刀面上应力很大，刀刃易发生破损。

弹性模量低，弹性变形大，接近后刀面处工件表面回弹量大，所以已加工表面与后刀面的接触面积大，磨损严重。

钛合金切削过程中的这些特点使其加工变得十分困难，导致加工效率低，刀具消耗大。

切削加工的普遍原则根据钛合金的性质和切削过程中的特点，加工时应考虑以下几个方面：尽可能使用硬质合金刀具，如钨钴类硬质合金与钛合金化学亲和力小、导热性好、强度也较高。

低速下断续切削时可选用耐冲击的超细晶粒硬质合金，成形和复杂刀具可用高温性能好的高速钢。

典型专用金属切削刀具设计实例精选

典型专用金属切削刀具设计实例精选1. 引言专用金属切削刀具设计是制造业中非常重要的一环，它直接影响到产品加工的精度、效率和质量。

在不同的工艺和材料加工过程中，需要针对不同的情况设计不同的切削刀具。

本文将选取一些典型的专用金属切削刀具设计实例，以便读者能够更深入地了解切削刀具设计的原理和方法。

2. 实例一：钛合金高速切削刀具设计在航空航天领域，对钛合金的加工要求非常高，因为钛合金具有高强度、耐腐蚀等特点。

为了提高钛合金的加工效率和质量，需要设计专用的切削刀具。

可以设计刀片的刃角和刀具材料以适应钛合金的切削特性，同时采用涂层技术以增加刀具的耐磨性和刚性。

3. 实例二：硬质合金铣刀设计硬质合金是一种常用的切削工具材料，它具有高硬度、耐磨性和热稳定性。

在加工高硬度材料时，硬质合金铣刀是一种非常有效的切削工具。

合理的刀具几何形状和刀具材料选择是硬质合金铣刀设计的关键。

可以通过刀具的刃数、刃型、刃尖半径等参数的选择，来提高铣削的效率和表面质量。

4. 实例三：车削刀具设计在车削加工中，刀具的稳定性和切削效率是非常重要的。

典型的车削刀具设计包括刀片的刃角、前角、刀尖半径等参数的选择，以及切削沟槽的设计等。

对刀具材料的选择和热处理也是影响切削性能的重要因素。

5. 总结与展望通过以上几个典型的专用金属切削刀具设计实例，我们可以看到刀具设计在不同材料和加工工艺中的重要性。

合理的刀具设计可以显著提高加工效率和质量，降低生产成本。

未来，随着新材料和新工艺的不断发展，切削刀具设计也将面临新的挑战和机遇。

我们需要不断地学习和创新，以适应制造业的发展需求。

6. 个人观点作为一名切削刀具设计师，我深切地理解刀具设计对产品加工的重要性。

在实际工作中，我不断学习和积累经验，努力提高自己的设计水平，以满足客户的需求。

希望通过这些典型实例的共享，能够给读者带来启发，也欢迎大家和我一起探讨刀具设计的话题。

在本次文章中，我主要以从简到繁、由浅入深的方式来探讨了典型专用金属切削刀具设计实例。

钛合金的切削加工及刀具设计

钛合金的切削加工及刀具设计钛合金的弹性模数小，如TC4的弹性模量E=110GPa，约为钢的一半，因而由切削力所引起的被加工件弹性变形大，将降低工件精度，为此要改善加工系统的刚性。

工件必须很牢固地装夹，刀具对工件支承点的刀矩减到最小。

刀具必须锋利，否则将发生振动、磨擦，使刀具耐用度缩短，工件精度下降。

切削钛合金时，仅在切削速度1~5mm/min的范围内，才有积屑瘤形成。

因此在一般生产条件下切削钛合金时，不会产生积屑瘤。

工件与刀具之间的磨擦系数并不很大，容易得到良好的表面质量。

采用冷却润滑液对于改善钛合金表面微观几何形状是没有效果的，切削钛合金时已加工表面粗糙度较低是由于刀具上没有积屑瘤的缘故。

但是，为了改善切削条件，降低切削温度，提高刀具寿命，同时为了消除火灾的危险，加工时使用大量可溶性冷却剂也是必要的。

通常钛合金零件加工时没有发火燃烧的现象，可是在微切削状态下加工时有发火燃烧现象，为了避免这种危险性，应该：①大量使用冷却液；②及时从机床上扫除切屑；③备有灭火器材；④及时更换用钝的刀具；⑤工件表面污染时易引起火花，此时必须降低切削速度；⑥比薄切屑相比，厚切屑不易产生火花，因此要加大走刀量，加大走刀量不会象加大切削速度那样使温度迅速升高。

加工钛合金切削用量的选用准则：应从降低切削温度的观点出发，采用较低的切削速度和较大的走刀量。

由于高的切削温度使钛合金从大气中吸收氧和氢造成工件表面硬脆，使刀具剧烈磨损，因此在加工过程中，须使刀尖温度保持在合适的温度，避免温度过高。

在断续切削的条件下用YG8车刀车削带硬皮的钛合金工件时，推荐的切削用量为：v=15~28m/min，f=0.25~0.35mm/r，ap=1~3mm。

在连续切削的条件下用YG3车刀精车钛合金工件时，推荐的切削用量为：v=50~70m/min，f=0.1~0.2mm/r，ap=0.3~1mm。

表2为车削加工钛合金时可供选用的切削用量。

表2 .车削钛合金时的切削用量工序性质－钛合金材料－硬度－切削余量(mm)－切削速度(mm/min)－走刀量(mm/r)荒车－TA1~7，TC1~2－软－＞氧化皮厚度－18~36－0.1~0.25荒车－TA8，TC3~8－中－＞氧化皮厚度－12~27－0.08~0.15荒车－TC9~10，TB1~2－硬－＞氧化皮厚度－7.2~18－0.06~0.12粗车－TA1~7，TC1~2－软－＞2－30~54－0.2~0.4粗车－TA8，TC3~8－中－＞2－24~54－0.15~0.3粗车－TC9~10，TB1~2－硬－＞2－15~30－0.1~0.2精车－TA1~7，TC1~2－软－0.07~0.75－37.5~60－0.07~0.15精车－TA8，TC3~8－中－0.07~0.75－30~48－0.07~0.12精车－TC9~10，TB1~2－硬－0.07~0.75－18~36－0.05~0.12用YG6X车刀车削TC4(硬度为HB320~360)，ap=1mm、f=0.1mm/r时的最佳切削速度为60mm/min。

钛合金切削加工时刀具材料及刀具几何角度的选用

钛合金切削加工时刀具材料及刀具几何角度的选用刀具材料：加工钛合金时，不宜使用YT类硬质合金刀片。

因为：①YT类硬质合金刀片中含有钛，它会与被加工的钛合金发生亲和作用，粘掉刀尖。

②车削钛合金时，车刀与切屑的接触远比加工钢时小得多，作用在车刀接触面积上的单位切削刀较大，由于YT类硬质合金刀片较脆，因此容易崩刃。

一般生产中采用YG类刀片加工钛合金，尽管其耐磨性较差。

通常在粗车和断续车削时采用YG8刀片，精车和连续车削时用YG3刀片，一般加工则用YG6X刀片。

实践证明，含钽的硬质合金YA6(属于细颗粒钨钴类硬质合金)效果较好，由于加入了少量的稀有元素，提高了刀片耐磨性，代替了原有的YG6X，其抗弯强度、硬度也都比YG6X 高。

在低速切削或切削复杂型面时，可采用高钒高速钢(W12Cr4V4Mo)和高钴高速钢(W2Mo9Cr4VCo8)刀具，它们是加工钛合金最好的刀具材料，但因钴资源少且价格昂贵，因此应尽可能少用，以保护稀有资源并降低成本。

刀具几何角度：切削钛合金时，车刀后角α0是所有刀具参数中最敏感的，因为切削层下的金属弹性恢复大和加工硬度大，一般采用大后角可使刃口易于切入金属层，减小后刀面的磨损，但后角过小(小于15°)会出现金属的粘附现象；而后角过大，刀具将被削弱，刀刃容易崩碎。

因此，大多数切削钛合金的车刀采用15°后角。

从刀具耐用度来看，α0小于或大于15°，都会降低车刀的耐用度。

此外，α0为15°的车刀刀刃比较锋利，并可降低切削温度。

由于钛合金在切削过程中，会与空气中的氧、氢、氮等形成硬脆化合物，造成刀具磨损(主要发生在车刀前刀面上)，因此应采用小值前角；此外，钛合金的塑性低，切屑与前刀面的接触面积小，为此也应选用小值前角，这样做可增加切屑与前刀面的接触面积，使切削热和切削压力不至于过分集中于刃口附近，既有利于散热，又加强刃口，避免因切削力集中而产生崩刃。

因此，用硬质合金刀具加工(α+β)钛合金时，取前角γ0=5°左右并磨出倒棱f(宽度为0.05～0.1mm)，γf=0°～10°，刀尖磨成r=0.5mm小值圆弧，刃倾角λs =+3°。

钛合金零件切削用量与刀具参数的选择---中华工具网

钛合金零件切削用量与刀具参数的选择- 中华工具网钛合金零件切削用量与刀具参数的选择 主要加工方法钛合金零件的加工余量比较大，有的部位很薄(2～3mm)，主要配合表面的尺寸精度、形位公差又较严，因此每项结构件都必须按粗加工→半精加工→精加工的顺序分阶段安排工序。

主要表面分阶段反复加工，减少表面残余应力，防止变形，最后达到设计图的要求。

其主要的加工方法有铣削、车削、磨削、钻削、铰削、攻丝等。

铣削用量及刀具的选择钛合金结构件中大量应用铣削加工，如零件内外型面。

刀具应选择具有高硬度、高抗弯强度和韧性、耐磨性好、热硬性好、工艺性好、散热性好的材料，主要为高速钢W6Mo5Cr4V2Al、W2Mo9Cr4VCo5(M42)和硬质合金YG8、K3O、Y330。

刀具几何参数应以保证刀具强度高、刚性好、锋利为原则，细长比不能过大，并分粗、精加工两种，加工时最好采用顺铣。

铣削刀具参数见表1，常规加工铣削用量见表2。

铣削时必须注入充足的水溶性油质切削液来降低刀具和工件的温度，切削液流量应不小于5L/min，以延长刀具的使用寿命。

在上述常规加工的基础上，为进一步提高铣削加工效率，我们在强力铣加工中心机床上进行了高效铣削试验，获得了较理想的切削用量、刀具和切削液，铣削用量数据见表3。

通过高效铣削与常规对比可以看出，高效铣削加工比常规加工效率提高了2～4倍，零件表面质量也得到较大的提高，加工周期大大缩短，制造成本相应降低。

车削用量及刀具的选择在刀具、切削用量、切削液选择合理的情况下，钛合金车削并不困难，与加工合金钢接近。

但车削钛合金表面氧化皮较为困难，一般在加工前用酸洗方法去掉表面薄层氧化皮，然后车削剩余的氧化皮，车削时切削深度应超过氧化皮深度1～5倍，走刀量可加大，但切削速度应降低。

刀具材料应选择YG类硬质合金材料。

刀具几何参数选择：前角g0=4°～8°，后角a0=12°～18°，主偏角Ø45°～75°，刃倾角l=0°，刀尖圆弧半径r=0.5～1.5mm。

钛合金材料及其加工刀具参数选择

.1
5 mm。
3
削 TC
根据进给量的大小确定切削深度和切削
4 时,
速度,
见表 2,
表内个参数值均是工作中的经验值。
钛合金的切削用量
3.
1
3.
2
车削
用硬质合金 YG8 车刀加工表面被氧化形成硬
膜的钛合金毛坯件时,粗加工时,切削速度、切削深
°~1
0
°,丝锥
后角适宜选择为 6
°~1
2
°,校正齿型面铲后角 1
°,锥
收稿日期:
2022-02-15
作者简介:孙敏(
1984—),女,讲师,硕士,主要从事机械方面的教学工作。
· 110 ·
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孙敏 · 钛合金材料及其加工刀具参数选择
1.
5~3
20~24
7~14
8~5
11~22
7~14
0.
08~0.
10
0.
10~0.
13
0.
10~0.
13
0.
06~0.
08
0.
07~0.
1
≤0.
6D
1.
5~6
钛合金工件进行攻丝时,
最适合采用跳牙丝锥,
0.
1
44
3
0.
2
30
0.
3
26
精铣
切削速度
/mm
每齿
进给量
/mm
轴向切深
/mm
30~45
动等现象。这样就是刀具后刀面过度损耗,同时刀

浅谈钛合金的切削加工技术

科技论坛
・１３３・
浅谈钛合金的切削加工技术
丁明）有限公司，黑龙江哈尔滨１５００６６）
摘要：钛合金是典型的难加工材料，加工时刀一屑接触面积小、应力大、温度高，刀具粘结磨损、扩散磨损严重。但是，钛合金以优异的综合力学性能、低密度以及良好的耐腐蚀性，被誉为是一种使人类走向太空时代的战略性金属材料，不仅在航空航天及军工领域得到广泛的使用，而且开始逐渐渗透到经济生活的各个方面。随着科学技术的不断进步和我国国民经济的快速发展，作为“ 崛起的第三代金属 ” 钛工业必将大有作为。 ’ 关键词：钛舍金；加工；技术１钛合金应用优势分析金属去除率的角度出发，目前钛合金航空结构件高效粗加工刀具主１．１强度低、机械性能好。钛！这是一种被人美誉为“ 大地女神之要有玉米铣刀、插铣刀、大进给铣刀以及组合刀具等。
子” 的金属，是一种２１世纪的金属。钛为什么如此受人欢迎呢？因为２．２切削用量的选择。采用金刚石和立方氮化硼作刀具切削钛可取得显著效果。如用天然金刚石刀具在乳化液冷却的条件它的比重小，强度高、耐高温、抗腐蚀性强，是一种非常理想的金属。合金，钛，具有不寻常的综合优点。在航空工业中称霸已久的铝，面对钛只下，切削速度可达２００ｒｒｄｍｉｎ；若不用切削液，在同等磨损量时，允能是自愧弗如了。钛比铝重一些，但比钢轻一倍，而强度和硬度可与许的切削速度仅为１００ｍ／ｍｉｎ。切削钛合金时，切削温度高、刀具耐钢抗衡，同时又具有良好的可塑性、超凡的韧性、惊人的抗腐蚀性，用度低，切削用量中切削速度对切削温度的影响最大，因此应力求高速钢刀具并在－２５３ ℃ ５００￣Ｃ的度范围内都能保持高强度，目前飞机的发动使所选择的切削速度下产生的切削温度接近最佳范围。机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等都使用钛合金。钛合金熔点切削钛合金时的最佳切削温度约为４８０ｏＣ５４０ｏＣ，硬质合金刀具５０ ℃ ～７５０ ℃。切削钛合金一般采用较低的切削速度、较大的为１６６０ ℃，比铁高，具有较高的热强度，可在５５０ ℃以下工作，同时约为６在低温下通常显示出较好的韧性。钛还有一个奇特的性能，即是一切削深度和进给量。种“ 新生物金属” 。植入人体后不会引起过敏反应，加之它与骨骼密２．３切削加工过程中需要注意的其它问题。首先，由于钛合金的度相仿，故成为比较理想的人造骨。总之，在原来使用钢材、铝材的弹性模量小，工件在加工中的夹紧变形和受力变形大，会降低工件地方，几乎都能用钛取而代之。而一些钢材、铝材难以胜任的地方，的加工精度；工件安装时夹紧力不宜过大，必要时可增加辅助支承。如果使用含氯的切削液，切削过程中在高温下将分解释放出氢气，钛也能应付自如。故人们称钛为 “ 未来的钢铁 ” 。１．２抗蚀性好。纯净的钛是银白色的金属。钛的矿物在自然界中被钛吸收引起氢脆；也可能引起钛合金高温应力腐蚀开裂。其次，拉用高速钢制作的拉刀前角一分布很广，约占地壳重的０．６％，仅次于铝、铁、钙、钠、钾和镁，刀的前后角直接影响拉刀的切削效果。而比铜、锡、锰、锌等在地壳中的含量要多几倍甚至几十倍。钛是２０般取０＝１０。～２０。，硬质合金拉刀０＝８。一１５。。用于外拉的１０ｏ —ｌ２。，校准齿后角ｏＬｋ＝８ｏ～１０ｏ；世纪５０年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金因具有强度拉刀切削齿后角Ｐ＝高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。世界上许多用于内拉的切削齿后角仅Ｐ＝５。～８。，校准齿后角ｋ＝２。～国家都认识到钛合金材料的重要性，相继对其进行研究开发，并得３。；高速钢和硬质合金拉刀的这两个后角相同。对于粗拉刀前后角到了实际应用。钛合金在潮湿的大气和海水介质中工作，其抗蚀性用小值，精拉刀用大值。第三，切削加工现场环境质量安全与切削介远优于不锈钢；对点蚀、酸蚀、应力腐蚀的抵抗力特别强；对碱、氯化质的环境污染问题一直是困扰机械制造业的难题之一。如何在推广有效监测和控制切削现场的空气物、氯的有机物品、硝酸、硫酸等有优良的抗腐蚀能力。在５５Ｏ以应用高性能冷却润滑技术的同时，下钛合金表面易形成致密的氧化膜，故不容易被进一步氧化，对大质量，使其对人体健康的影响降低至安全可靠的标准之下是我国工气、海水、蒸汽以及一些酸、碱、盐介质均有较高的抗蚀能力。如果在业界和机械制造技术领域所必须重点关注的问题。温度较高且压力很高、具有腐蚀性的场合，如果使用一般纯钛的话，结束语因为许用应力比较低的缘故，纯钛的厚度会很厚，应使用钛合金及总之，在基于国内的材料、机床和管理等条件基础上，进一步加强钛合金材料加工工艺路线的优化、加工参数的优选，提高加工效降低材料用量，节约成本。１．３导热系数小，化学活性大。钛的导热系数＝１５Ｗ／（ｎ１．Ｋ）约率和产品质量，是推动国内钛合金产业和航空航天工业发展的重要随着科学技术的不断进步和我国国民经济的快速发展，为镍的１／４，铁的１，５，铝的１／１４，而各种钛合金的导热系数比钛的导因素。因此，热系数约下降５０％。钛是一种很特别的金属，质地非常轻盈，却又十作为“ 崛起的第三代金属” 钛工业必将大有作为。分坚韧和耐腐蚀，它不会像银会变黑，在常温下终身保持本身的色参考文献调。钛的熔点与铂金相差不多，因此常用于航天、军工精密部件。加ｆ１］徐九华，刘鹏，傅玉灿．超硬刀具高速切削钛合金研究进展ｆＪ１．航空２０１１（１４）．上电流和化学处理后，会产生不同的颜色。尽管钛在１００￣Ｃ以上的制造技术，海水中具有较强的活性，容易吸收原子态或分子态氢，从而导致材【２］张贝贝，栗正新，李剑．加工钛合金用ＰｅＢＮ刀具材料的性能分析料氢脆等，但其优异性能依然优于铜。在６００￣Ｃ以上时，钛吸收氧形【Ｊ１．超硬材料工程，２０１２（２）．成硬度很高的硬化层；氢含量上升，也会形成脆化层。吸收气体而产ｆ３】陈爽，张葆青，闫石．钛合金加工特性分析及刀具选择『Ｊ］．工具技２０１１（４）．生的硬脆表层深度可达０．１ —０．１５ｍｍ，硬化程度为２０％～３０％。钛术，【４］储开宇．２１世纪数控机床刀具材料的发展［Ｊ］．机床与液压，２０１１的化学亲和性也大，易与摩擦表面产生粘附现象。（１４）．２钛合金的切削加工技术２．１刀具材料的选择。刀具材料的合理选择是应对钛合金加工的首要问题，含钛刀具在高速下可以用于切削钛合金。在一定条件下刀具表面形成稳定的钛合金粘接层，可以起到抑制磨损的作用。随着高速切削技术的发展，高速切削刀具材料和刀具制造技术都发生了巨大的变化，新材料、新涂层、新技术不断涌现。然而，目前刀具技术仍是限制钛合金等难加工材料加工效率提高的一个技术瓶颈。因此，按照钛合金材料自身加工的特性，要求刀具应具有抗变强度高，硬度高韧性好，热硬性好，耐磨性好及散热性好等特性。从提高

钛合金的切削加工

钛合金的切削加工钛合金以其比强度高、机械性能及抗蚀性良好而成为飞机及发动机理想的制造材料，但由于其切削加工性差，长期以来在很大程度上制约了它的应用。

我公司某新型航空发动机的钛合金零件约占零件总数的11%。

本文是在该新机试制过程中积累的对钛合金材料切削特性以及在不同加工方法下表现出的具体特点的认识及所应采取工艺措施的经验总结。

1 钛合金的切削加工性及普遍原则钛合金按金属组织分为α相、β相、α+β相，分别以TA，TB，TC表示其牌号和类型。

我公司某新型发动机所用材料为TA，TC两种。

一般铸、锻件采用TA系列，棒料用TC系列。

1.特点及切削加工性钛合金相对一般合金钢具有以下优点：比强变高：：钛合金密度只有4.5g/cm3，比铁小得多，而其强度与普通碳钢相近。

a.比强变高机械性能好：：钛合金熔点为1660℃，比铁高，具有较高的热强度，可在550℃以下工作，同时在低温下通常b.机械性能好显示出较好的韧性。

抗蚀性好：：在550℃以下钛合金表面易形成致密的氧化膜，故不容易被进一步氧化，对大气、海水、蒸汽以c.抗蚀性好及一些酸、碱、盐介质均有较高的抗蚀能力。

另一方面，钛合金的切削加工性比较差。

主要原因为：d.导热性差，致使切削温度很高，降低了刀具耐用度。

e.600℃以上温度时，表面形成氧化硬层，对刀具有强烈的磨损作用。

f.塑性低、硬度高，使剪切角增大，切屑与前刀面接触长度很小，前刀面上应力很大，刀刃易发生破损。

g.弹性模量低，弹性变形大，接近后刀面处工件表面回弹量大，所以已加工表面与后刀面的接触面积大，磨损严重。

钛合金切削过程中的这些特点使其加工变得十分困难，导致加工效率低，刀具消耗大。

切削加工的普遍原则工的普遍原则2.切削加根据钛合金的性质和切削过程中的特点，加工时应考虑以下几个方面：a.尽可能使用硬质合金刀具，如钨钴类硬质合金与钛合金化学亲和力小、导热性好、强度也较高。

钛合金切削中的刀具选择与切削参数优化

钛合金切削中的刀具选择与切削参数优化钛合金是一种具有优异性能的金属材料，广泛应用于航空、航天、汽车等领域。

然而，由于钛合金的高强度、低导热性和易生成切屑困难等特点，使得它在加工过程中面临着许多挑战。

为了克服这些挑战，合理选择刀具和优化切削参数是至关重要的。

首先，刀具的选择对于钛合金切削至关重要。

钛合金具有较高的热硬度和化学活性，因此能够应对高温和高速切削。

在刀具选择上，硬质合金刀具是首选材料，其具有高硬度、耐磨性和热稳定性。

同时，镀膜刀具也是常用的选择，通过在刀具表面形成TiC、TiN等涂层来提高刀具的磨损抗力。

其次，切削参数的优化也是钛合金切削中必不可少的一环。

刀具的进给速度、切削速度和切削深度等参数的合理选择对于提高加工效率和延长刀具寿命至关重要。

一般而言，钛合金切削的切削速度相对较低，控制在刀具的合理范围内，以避免切削温度过高造成刀具的热退火和变形。

同时，合理选择切削深度和进给速度，以平衡加工效率和切削力之间的关系。

此外，冷却润滑剂的使用也对钛合金切削具有重要影响。

由于钛合金的高热导率和低导热性，加工过程中产生的高温难以迅速散热，容易导致刀具失效和表面质量的下降。

因此，在切削过程中适时地引入冷却润滑剂，可以有效地降低切削温度和摩擦系数，减少刀具磨损，提高切削效率和表面质量。

此外，钛合金的切削还需要注意刀具的刃角和刃口形状的选择。

一般而言，较大的刃角有利于分散切削力，减小切削温度和切削力，从而延长刀具寿命。

而刃口则需要选择合适的刃口形状，以满足不同切削任务的需求，如截削刃口、弧面刃口等。

通过合理选择刃角和刃口形状，可以优化切削过程，提高加工效率和刀具寿命。

另外，切削中的刀具磨损以及破损需要及时监测和处理。

在钛合金切削过程中，由于材料的高硬度、切削力的集中以及高温的影响，刀具的磨损和破损较为常见。

因此，及时监测刀具的磨损和破损情况，及时更换和修复刀具，可以保证加工质量和刀具使用寿命。

总结起来，钛合金切削中刀具的选择与切削参数的优化是提高加工效率和保证加工质量的关键。

钛合金高速铣削刀具刃口设计与优化研究

钛合金高速铣削刀具刃口设计与优化研究钛合金作为一种重要的结构材料，具有良好的机械性能和耐高温性，因此在航空航天工业、汽车制造、医疗器械等领域得到广泛应用。

然而，钛合金的高硬度、高强度和低导热性导致其难以加工，特别是在高速铣削过程中容易导致刃口磨损和断裂。

因此，对钛合金高速铣削刀具刃口的设计和优化研究具有重大意义。

一、刃口设计的要求在钛合金高速铣削过程中，刃口设计的要求主要包括以下几个方面：1. 刃口材料选择：钛合金高速铣削刃口的选材应考虑刃口的硬度、韧性和耐磨性。

通常采用高硬度的WC-Co、WC-TiC-TaC刃材。

2. 刃口几何参数的优化：刃口几何参数包括前角、刃前角、切割沟槽角、后角等。

这些参数的选择与钛合金的特性、加工条件、加工方式等密切相关。

通过调整这些参数，可以改善刀具的切削性能和寿命。

3. 刃口涂层的选择：通过选择适当的涂层材料和涂层结构，可以提升刃口的耐磨性和耐热性，延长刃口的使用寿命。

通常采用TiN、Al2O3等涂层材料。

4. 刃口结构的优化：刃口的结构参数如刃口宽度、切削刃数、螺旋角等，对刀具的切削性能和寿命有重要影响。

通过优化这些参数，可以提高刃口的切削效率。

二、刃口设计与优化方法为了设计和优化钛合金高速铣削刀具刃口，可以采用以下方法：1. 数值模拟与仿真：利用有限元软件对切削过程进行仿真分析，可以得到刃口与工件之间的相互作用力、切屑形成与排除等信息。

通过模拟和分析不同刃口参数对切削性能的影响，可以得到最优的刃口设计方案。

2. 实验测试与参数优化：通过实验测试，可以得到不同刃口设计参数下的切削力、表面粗糙度、切削温度等数据。

通过改变不同参数的组合，可以找到最佳的刃口设计方案。

3. 数学建模与优化算法：通过建立刃口设计的数学模型，并应用数学优化算法，可以得到最优的刃口设计参数。

常用的优化算法包括遗传算法、粒子群优化算法等。

三、刃口设计与优化案例以下是一个钛合金高速铣削刀具刃口设计与优化的实例：在实验测试中，选择了常用的WC-Co刃材，通过仿真分析和实验测试得到了不同刃口几何参数下的切削力和加工表面粗糙度数据。

钛合金加工切削参数表

钛合金加工切削参数表【实用版】目录一、引言二、钛合金概述1.钛合金的定义与特点2.钛合金的应用领域三、钛合金加工切削参数表1.切削速度2.进给速度3.刀具直径4.刀具材料四、切削参数对钛合金加工的影响1.切削速度对加工效率和表面粗糙度的影响2.进给速度对加工效率和刀具磨损的影响3.刀具直径对加工精度和切削力的影响4.刀具材料对切削性能和刀具寿命的影响五、选择合适的切削参数1.根据钛合金的特性选择切削参数2.根据加工工艺和设备选择切削参数3.根据加工需求和经济性选择切削参数六、结论正文一、引言随着航空航天、医疗和化工等领域的飞速发展，对钛合金的需求越来越大。

作为一种重要的金属材料，钛合金因其优良的力学性能、良好的抗腐蚀性能和较低的重量而备受青睐。

然而，钛合金的加工难度较大，对切削参数的选择提出了较高要求。

本文旨在介绍钛合金加工切削参数表，以帮助工程师更好地进行钛合金加工。

二、钛合金概述1.钛合金的定义与特点钛合金是指以钛为基础，加入一定比例的铝、钒、钛等元素组成的合金。

钛合金具有优良的力学性能、良好的抗腐蚀性能和较低的重量，广泛应用于航空航天、医疗和化工等领域。

2.钛合金的应用领域钛合金在航空航天领域用于制造飞机发动机、机身结构等部件；在医疗领域，用于制造人工关节、牙科植入物等；在化工领域，用于制造热交换器、反应釜等设备。

三、钛合金加工切削参数表钛合金加工切削参数表主要包括切削速度、进给速度、刀具直径和刀具材料四个方面。

1.切削速度切削速度是指刀具在单位时间内沿刀尖的线速度。

切削速度的选择应根据钛合金的硬度、刀具材料和加工工艺进行调整。

2.进给速度进给速度是指刀具在单位时间内沿刀尖的线性移动速度。

进给速度的选择应根据加工效率、刀具磨损和表面粗糙度进行调整。

3.刀具直径刀具直径的选择应根据加工精度、切削力和刀具寿命进行调整。

直径较小的刀具可获得较高的加工精度，但切削力较小，刀具寿命较短；直径较大的刀具切削力较大，刀具寿命较长，但加工精度较低。

TA15、TB6钛合金切削加工用量和刀具的选择

但由于该材料价格昂贵，难加工，尤其是铣削加工制造周期长、成本高，制约了它的应用。

而新一代航空产品需要具备更优异的性能新材料、新结构、新工艺被广泛应用。

TA15、TB6钛合金材料主要特征TA15 a钛合金是a相固熔体组成的单相合金。

该合金室温强度在930MPa以上，耐热性高于纯钛，组织稳定，抗氧化能力强，500～600 ℃下仍保持其强度，抗蠕变能力强，但不能进行热处理强化。

TB6 b钛合金是b相固熔体组成的单相合金。

该合金室温强度在1105MPa 以上，但热稳定性较差，不宜在高温下使用。

TA15、TB6钛合金的切削加工工艺特性摩擦系数大，导热系数低，刀尖切削温度高。

钛合金热导率仅为钢的1/4 、铝的1/14 、铜的1/25 , 因而散热慢，不利于热平衡。

切削时产生的切削热都集中在刀尖上，使刀尖温度很高，易使刀尖很快熔化或粘结磨损而变钝。

弹性模量小。

化学活性大。

在300℃以上时有强烈的吸氢、氧、氮的特性，造成加工表面易产生脆硬的化合物，切屑形成短碎片状，使刀具极易磨损。

钛合金化学亲和力较强，极易与其他金属亲和结合。

在加工中切屑与刀具的粘结现象严重，使刀具的粘结和扩散磨损加大。