钛合金切削刀具选用
加工钛合金铣刀
加工钛合金铣刀钛合金专用铣刀钛合金专用铣刀钛合金专用铣刀三刃铣刀四刃铣刀球头铣刀四刃平头铣刀，圆鼻铣刀，钨钢合金铣刀，钛合金专用铣刀三刃铣刀，四刃铣刀钛合金铣刀，关键要锋利.前刀面的光洁度要好.而且刀子又要刚性好塑性优.这就决定了钛合金专用铣刀必须要用韧性优硬度高的硬质合即钨钢合金，并且要更优良的涂层。
另外更精准的刃磨不可缺少，刀具稳定性好，刀具的同心度高，才可以对付比较难切削的钛合金，开粗要用开粗的铣刀，精修要用精密精修刀具，使用最广泛的钛合金是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工业纯钛（TA1、TA2和TA3）钛合金具有强度高而密度又小，机械性能好，韧性和抗蚀性能很好。
另外，钛合金的工艺性能差，切削加工困难，在热加工中，非常容易吸收氢氧氮碳等杂质。
还有抗磨性差，生产工艺复杂。
钛的工业化生产是1948年开始的。
航空工业发展的需要，使钛工业以平均每年约8%的增长速度发展。
目前世界钛合金加工材年产量已达4万余吨,钛合金牌号近30种。
东莞市立浩五金科技有限公司对这一专用铣刀比较有优势。
欢迎咨询在切削钛合金的过程中，应注意的事项有：切削加工钛合金应从降低切削温度和减少粘结两方面出发，选用红硬性好、抗弯强度高、导热性能好、与钛合金亲和性差的刀具材料，MG类硬质合金即钨钢比较合适。
由于高速钢的耐热性差，因此应尽量采用硬质合金即钨钢合金制作的刀具。
(1)由于钛合金的弹性模量小，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。
(2)如果使用含氢的切削液，切削过程中在高温下将分解释放出氢气，被钛吸收引起氢脆；也可能引起钛合金高温应力腐蚀开裂。
(3)切削液中的氯化物使用时还可能分解或挥发有毒气体，使用时宜采取安全防护措施，否则不应使用；切削后应及时用不含氯的清洗剂彻底清洗零件，清除含氯残留物。
(4)禁止使用铅或锌基合金制作的工、夹具与钛合金接触，铜、锡、镉及其合金也同样禁止使用。
采用伊斯卡刀具为钛合金铣削加工带来竞争优势
采用伊斯卡刀具为钛合金铣削加工带来竞争优势前言钛金属材料具有出色的比强度和高耐腐蚀性能，这些优点使得钛合金成为了重要的工程材料，在许多要求高的领域得到了越来越多的应用。
使用钛材料制造的关键结构件，在确保所需的性能和可靠性的同时能显著减小结构件的质量，这点在航空航天工业表现尤为突出，因为这些优点正好可以提高航空器的整体性能以及燃油经济性。
钛的加工性钛材料属于难加工材料，因此在生产过程中需要权衡许多加工过程中可能会遇到的问题。
在金属加工行业中，“钛”材料通常不仅指纯钛材料，还包括钛合金材料。
根据冶金特性，依据所含元素不同可以将钛分为：商业纯钛（非合金）、α-钛合金、β-钛合金、α-β-钛合金，以及其它钛合金材料。
人们有时认为钛的切削性能与奥氏体不锈钢相似；不过这种说法仅适用于纯钛材料，并不适用于α-β-钛合金材料，尤其是β-钛合金材料。
可加工性评定在很大程度上取决于钛的类型及其热处理方法。
广泛应用的退火钛TiAl6V4的加工性能比退火不锈钢AISI 304的加工性能低35-40%左右。
但是，如果我们将退火钛TiAl6V4的加工性视为100％，那么让众多加工车间感到头痛的Ti5553（人们也称之为”TRIPLE 5”）的加工困难程度是退火钛TiAl6V4的两倍。
随着机床制造商们持续的技术创新和研发，钛材料的加工越来越高效。
现代化机床使得操作人员能采用更先进的加工策略和小余量、短接触加工方法。
但是，钛加工中的低切削速度严重抑制了机床高效率加工的潜能，同时也导致切削刀具成为整个技术生产系统中最薄弱的环节。
简而言之，切削刀具成为钛材料加工中的生产效率分水岭，因此，其也成为寻求彻底改善这一状况的主要优化对象。
由于钛的导热系数很低，切削时面对的主要问题就是产生的切削热。
导热性差导致相当大的热载荷直接传递到刀具的切削刃。
此外，由于钛的弹性模量小容易引发在切削过程中产生振动，从而影响加工表面的光洁度和精度，而类似问题在钢材加工中很少出现。
钛合金切削技术
37
C刀 具
utting Tools
（ 4 ）刃倾角 λ s
由于毛坯有硬皮和表层组织
削区域浇注大量的以冷却作用为主的切削液。对切 削液的要求有导热系数大、比热大、热容量大、汽 化热大、汽化速度快、流量大、流速快。一般说 来，水比油的导热系数大 3 ～ 5 倍，比热大 1 倍，汽 化热几乎大 10 倍左右，故用水溶性切削液较为合 适。车、铣削钛合金时，常采用乳化液，或采用有 极压添加剂的水溶性切削液。 对于钻孔、扩孔、铰孔、拉削、攻螺纹等工 序，应该采用润滑作用较大的极压可溶性油作切削 液，如蓖麻油、油酸、硫化油、氯化油等。冷却润 滑的方法最好采用高压喷雾冷却法、高压内冷却法 等，这样才可起到良好的冷却、润滑作用。切削液 流量不少于15～20L/min。
4. 钛合金切削的切削用量选择
切削钛合金时，切削温度高、刀具寿命低，切 削用量中切削速度对切削温度的影响最大，因此应 力求使所选择的切削速度下产生的切削温度接近最 佳范围。高速钢刀具切削钛合金时的最佳切削温度 约为480～540℃，硬质合金刀具约为650～750℃。 切削钛合金一般采用较低的切削速度、较大的切削 深度和进给量。 （1）切削速度vc 切削速度对刀具寿命影响最 大，最好能使刀具在相对磨损最小的最佳切削速度 下工作。切削不同牌号的钛合金，由于强度差别较 大，切削速度应适当调整。切削深度对切削速度也 有一定影响，应根据不同的切削深度来确定切削速 度的大小。 （ 2 ）进给量 f 进给量对刀具的寿命影响较 小，在保证加工表面粗糙度的条件下，可选较大的 进给量，一般取 f =0.1 ～ 0.3mm/r 。进给量太小，使 刀具在硬化层内切削，会增加刀具磨损，同时极薄 的切屑在很高的切削温度下容易自燃，因此不允许 f <0.05mm/r。 （ 3 ）切削深度α p 切削深度对刀具寿命的影响 最小，一般选用较大的切削深度，这样不仅可以避 免刀尖在硬化层内切削，减小刀具磨损，还可增加 刀刃工作长度，有利于散热，一般取αp=1～5mm。
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。
钛合金切削中刀具材料选用及加工工艺介绍
( 4 ) 加工零件两边 U 形弧槽 图 1 所示 U 槽深 约 24mm，宽 18mm，圆弧为 R8，弧形槽弦长 61mm， 为半盲槽，加工后底部弧面及两侧面壁厚为 4mm。 由于是半盲槽，刀具进入切槽后，铣削阻力增大，排 屑不畅，刀具与切屑挤压现象严重，切削过程中有振 动，刀具易崩刃，如继续切削，刀具将在颈部处折 断。加工后的零件表面凹凸不平，表面粗糙度达不到 要求。在选用刀具上，原选用硬质合金立铣刀加工， 由于铣削产生的振动使铣刀崩刃，刀具寿命较短。后 改用超硬铝高速钢铣刀 ( 刀具牌号 W6MO5CrV2AI ) 切槽，取得了较满意的效果。其加工步骤如下：
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!" 卷 第 !!# 期
专题报导
刀具材料类型 高速钢车刀 硬质合金车刀 端铣刀 硬质合金立铣刀 高速钢立铣刀 高速钢盘铣刀
前角 6O ~ 12O 3O ~ 7O
0O 10O ~ 12O
0O
表! 切削钛合金刀具的几何参数（供参考）
轴向前角 径向前角
5O ~ 8O
- 13O ~ 17O
( 1 ) 影响钛合金切削加工性的因素 钛及钛合 金 的 切 削 加 工 ，从 切 削 的 刀 具 耐 用 度 、加 工 表 面 的 质量及切屑形成和排屑的难易程度等方面来衡量， 钛及钛合金属难加工材料。钛及钛合金的切削加工 性比奥氏体不锈钢还差，退火或固溶处理的钛合金 切削加工性优于高温合金，而经时效处理后的钛合 金切削加工性和高温合金差不多。
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。
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加工的研究是必要的，特别是铳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 C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 C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T半精加工T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铳削、车削、磨削、钻削、铰削、攻丝等。
铳削用量及刀具的选择钛合金结构件中大量应用铳削加工，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W6Mo5Cr4V2AJ W2Mo9Cr4VCo5（M42和硬质合金YG8 K3O Y330。
钛合金切削加工时注意事项
钛合金切削加工时注意事项
1、尽可能使用硬质合金刀具。
2、采用较小的前角和较大的后角以增大切屑与前刀面的接触长度，减小工件于后刀面的摩擦，刀尖采用圆弧过度刃以提高强度，避免尖角烧损。
3、要保持刀刃锋利，以保证排屑流畅，避免粘屑崩刃。
4、切削速度宜低，以免切削温度过高;进给量适中，过大易烧刀，过小则因刀刃在加工硬化层中工作而磨损过快；切削深度可较大，使刀尖在硬化层以下工作，有利于提高刀具耐用度
5、加工时须加冷却液充分冷却
6、切削钛合金时吃刀抗力较大，故工艺系统需保证有足够的刚度。
由于钛合金易变形，所以切削夹紧力不能大，特别是在某些精加工工序时，必须时可使用一定的辅助支承。
一般情况下切削加工钛合金时，没有发火危险，只有在微量切削时，切下的细小切屑才有发火燃烧现象。
为了避免火灾，除大量浇注切削液之外，还应防止切屑在机床上堆积，刀具用钝后立即进行更换，或降低切削速度，加大进给量以加大切屑厚度。
若一旦着火，应采用滑石粉、石灰石粉末、干砂等灭火器材进行扑灭，严禁使用四氯化碳、二氧化碳灭火器，也不能浇水，因为水能加速燃烧，甚至导致氢爆炸。
高速铣削钛合金涂层刀具优选
高速铣削钛合金涂层刀具优选作者：翟万振鲍明志来源：《科学与财富》2017年第03期摘要：Ti6Al4V自身的切削加工特性致使刀具材料的选择对加工有着很大影响。
刀具涂层技术的发展与进步对提高刀具的切削性能和实现不同材料的高速切削起到了关键的作用。
在材料的切削加工过程中，每个工件材料都会对应一种或几种特别适合其加工的高效刀具材料。
本文主要分析适合钛合金切削的刀具涂层材料并对适合其加工的涂层刀具进行优选。
关键词：刀具；涂层；钛合金；切削1.刀具涂层制备工艺方法及涂层材料优选原则1.1刀具涂层的工艺方法涂层制备工艺的方法主要有物理气相沉积法（PVD）和化学气相沉积法（CVD），其它方法还有如溶胶-凝胶法、等离子化学气相沉淀法（PCVD）、电镀、溶盐电解等，但都还存在较大的应用局限性。
对于金属切削刀具其表面涂层的制备通常选用PVD和CVD法。
1.2刀具涂层的优选原则（1）刀具涂层材料的物理力学性能比较钛合金高速切削过程中由于切削温度高，加工刀具材料必须具备高的硬度、耐磨性、高的导热系数、低的摩擦系数和低的化学活性。
PCD涂层硬度大，抗磨损能力强，耐热温度可达1000℃，并且摩擦系数很小0.02-0.15之间，此外TiAlN、AlTiN和AlCrN等涂层也具有较好的物理力学性能，耐热温度达到800℃以上。
（2）刀具涂层材料的化学性能比较Ti6Al4V加工刀具磨损主要有粘结磨损和元素的氧化扩散磨损，因此刀具材料必须选取抗粘结性高和化学活性低的涂层材料。
表中可以看出PCD的抗粘结、抗氧化和元素扩散强度都比较好。
2.常用硬质合金涂层刀具性能针对Ti6Al4V加工特性，刀具涂层技术可有效的解决刀具材料的力学、物理和化学性能之间的矛盾，对刀具寿命的延长起到重要作用。
（1）高的硬度及耐磨性一般而言，硬质合金涂层刀具有比硬质合金更高的硬度和抗磨损能力，如TiN、TiC、TiCN、TiAlN、AlTiN和金刚石等硬质合金涂层刀具有的可达到HV3000～4000，甚至高达HV9000。
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。
高速切削加工钛合金的刀具材料_李友生
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深度。图 $ 为 %& ’& %()*+) 使用 , - ! （ ..$ ） 型刀具在
!］ 。从 不同的切削速度和进给量车削 /,0 时的情况 ［
9］ 验［ 。研究表明： 单层 /3E 的 JKL 涂层的后刀面磨损
比后者的磨损要大的多。这主要是因为多层涂层对基 体有更好的结合力， 对工件有更好的抗磨损力。 近几年由于国外涂层工艺和涂层方法的不断成 熟， 使得涂层成分不断复杂和多样化， 甚至针对每一种 工件材料都有一种最合适的涂层材料， 而且出现了梯 度涂层、 纳米涂层、 软涂层、 超硬涂层等性能更好的涂 层， 所以越来越多的涂层刀具已经在国外应用到钛合 金的高速切削加工中， 并显示了良好的优越性。
蚀性好等优良特性， 使它在航天、 航空等领域越来越受 到青睐， 已经被广泛应用于军事和民用领域。 钛合金材料除了具有上述优良的特性外， 还有高 温化学活性大、 导热系数小、 弹性模量低、 与其它金属 摩擦系数大等特性， 这使得钛合金成为一种非常难加 工材料。
.
钛合金切削加工的困难性
钛合金材料的物理化学机械性能的相互影响使它
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。,& =& ,>? =5@A6 等人
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
使用硬质合金刀具（ B, 含量为 "8C .D ， /3, < /5, < EF, 含量为 !:C 9D ， ,A 含量为 8C GD ） 对 /3 - "!0!H 钛合金 进行立铣干切削试验（ 切削参数： ! " I 7:: ; < ;36， #$ I :C 7G ;; < 齿， % & I ! ;;， % ’ I .C . ;; ） ， 铣 削 !: ;36 时， 后刀面磨损为 :C $ ;;； 在切削参数 ! " I 9G ; < ;36， 其他 不 变 时， 铣 削 !G ;36 时， 后 刀 面 磨 损 为 :C !
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。
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。
钛合金切削参数选择
钛合金切削参数选择
钛合金是一种难加工的材料，因其高强度、高硬度、高耐热性和高化学稳定性，加工难度也相应增加。
正确选择切削参数，能够提高钛合金的加工效率和质量，同时延长刀具的使用寿命。
下面介绍一些钛合金切削参数的选择方法：
1. 切削速度：钛合金的切削速度一般不宜过高，过高会导致刀具过热、损伤和烧毁。
适宜的切削速度一般在30~60m/min之间。
2. 进给量：进给量与切削速度成正比，一般选择适宜的切削速度后，进给量也应相应适当提高。
3. 切削深度：钛合金的切削深度一般不宜过大，过大会导致切削力过大、切削热量过高，引起工件变形、表面裂纹等质量问题。
4. 冷却液：在钛合金切削中，应使用适宜的冷却液，以降低切削温度，减少切削力和磨损，延长刀具寿命。
以上是钛合金切削参数选择的一些常规方法，但实际操作中还需要考虑到具体的工件材料、尺寸、形状等因素，以确保切削效率和质量。
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钛合金切削中刀具材料选用及加工工艺介绍
由于钛合金具有比重小，比强度与热强度高，热稳定性和抗腐蚀性好，可以显著地减轻产品重量，提高推重比、结构的抗热能力和可靠性，所以在航空、航天、石油、化工、造船等部门得到广泛应用，几年来，由于产品结构要求，我们在钛合金的切削加工工艺上进行了一些探索，下面就此作一介绍。
钛合金简介
钛合金是同素异构体，在低于882℃时呈密排六方晶体，称为α钛，在882℃呈体心六方晶体，称为p钛，随着添加其它合金元素的种类、数量不同，相变、温度及相分含量也逐渐改变，从而得到不同的钛合金，室温下可分为α、（α+β）、β型三种?基本组织，各组织对应的典型牌号有α钛：TA6―TA8；α+β：TCl―TCll；β钛；TBl―TB3。
(1)影响钛合金切削加工性的因素钛及钛合金的切削加工，从切削的刀具耐用度、加工表面的质量及切屑形成和排屑的难易程度等方面来衡量，钛及钛合金属难加工材料。
钛及钛合金的切削加工性比奥氏体不锈钢还差，退火或固溶处理的钛合金切削加工性优于高温合金，而经时效处理后的钛合金切削加工性和高温合金差不多。
钛合金切削加工性差主要有以下原因：
①导热、导温系数小，切削温度高。
钛合金的导热系数平均是工业纯钛的一半，导温系数分别为铁和铝的1／4和1／16，因此在相同的切削条件下，钛合金的切削温度比45钢高1倍以上。
②切削变形系数小，单位面积上的切削力大。
钛合金的切削变形系数小于1或接近1，钛合金切屑被主切削刃切离后，立即向上翻卷，使切屑与刀具前刀面接触减少，刀具单位面积上所承受的压力要比一般钢材大得多，切削温度急剧上升。
③化学活性大。
钛合金在300℃以上高温下极易与刀具材料“亲和”，产生严重的粘刀现象o
(2)刀具材料的选择切削加工钛合金的刀具材料，要求抗变强度高、硬度高、韧性好、热硬性好、耐磨性好，还要散热好，决不能用含钛的刀具材料，因为含钛的刀具材料在高温下很容易与钛合金亲和，加剧刀具磨损。
切削刀具要求刀面表面光洁，刃口锋利。
对多刃刀具，应控制切削刃的跳动量。
常用切削钛合金的刀具材料见表1。
综合因素探讨
影响钛合金切削加工的因素很多，要依据实际零件加工情况从各个方面进行综合分析，找出最佳途径。
下面介绍一下在加工TA7、TC4材料零件中采取的几点措施。
(1)切削机床、夹具的选择切削加工钛合金应选择刚性好、功率大、具有大的变速范围和进给范围的机床，以便于调整切削参数。
切削加工前认真调整机床导轨间隙，或单独使用某一方向进给加工时，最好将另一方向的螺母锁紧，减少机床振动；夹具刚性要好，使用圆工作台时，应将其间隙调好，螺母锁紧。
(2)切削用量、刀具几何参数选择切削加工钛合金时，应重点考虑钛合金切削时会产生较高温度的因素，由于切削温度高，刀具磨损加快。
切削温度一般取值为：硬质合金刀具切削温度应控制在600―800℃，高速钢刀具切削温度控制在450―560℃的范围内，还要严格控制切削用量，特别是切削速度不能高。
在实际加工中要根据具体材料和不同加工工序进行选择，并使用充足的切削液，提高切削效率。
切削钛合金刀具的几何参数见表2。
表1 常用切削钛合金的刀具材料
表2 切削钛合金刀具的几何参数（供参考）。