钛合金的切削加工
钛合金切削加工特点及刀具材料选用
难加工材料切削加工技术Cutting Technology for Dif fi cult-to-Machine Material2011 年第 14 期·航空制造技术55钛合金切削加工特点及刀具材料选用沈阳理工大学机械工程学院 杜 敏 姜增辉 冯吉路刀具材料的选择对于钛合金的加工有很大影响。
加工钛合金的理想刀具材料必须同时具备较高的热硬度，良好的韧性、耐磨性，高的导热系数和较低的化学活性，在铣削时，刀具还应具有良好的抗冲击性。
杜 敏沈阳理工大学机械制造及其自动化专业硕士研究生，主要从事高速切削技术的研究。
Characteristics of Machining Titanium Alloys and the Choice of Tool Material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。
随着中国航空航天事业的发展，钛合金的加工技术受到更多的关注和研究。
钛合金的分类钛合金按照不同的方法有不同的分类，最常用的分类方法是按退火后组织特点分类，可分成α、α+β、β型钛合金[1-4]。
α型钛合金密度小，有很好的热强性和热稳定性，焊接性能好，室温、超低温和高温性能良好，但不能进行热处理强化。
例如TiAl 在600℃时，仍然有很高的强度，而且蠕变性能、热稳定性、疲劳性能和断裂韧性等方面都有好的表现，常用于喷气发动机涡轮盘和叶片的制造。
α+β型钛合金双相合金，组织稳定，韧性、塑性和高温变形性能随着β相稳定元素的增加而提高；有较好的热压力加工性，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。
α+β型钛合金中Ti-6Al-4V(中国牌号TC4)是钛合金中使用量最大的钛合金，在美国，其产量占钛合金产量一半以上，以其优良的综合力学性能和切削加工性大量用于航空零件制造[5-9]。
钛合金切削参数
钛合金切削参数
钛合金是一种难以切割的金属材料，由于其化学成分稳定性和物理性能特点，几乎被
应用于所有先进制造领域。
钛合金制品具有韧性高、强度高、抗腐蚀性好、耐高温等优点，对于飞机、火箭、导弹等高性能产品的制造，使用钛合金是不可缺少的。
但由于钛合金的
特殊性质，切削加工工艺参数需要特别注意。
刀具选择
钛合金材料具有高韧性，所以要使用具有高硬度的刀具，例如PCD或CBN刀具。
这类
刀具具有抗磨损、高硬度、高耐热性和良好的刚性。
机床状态
因为钛合金是一种高硬度的材料，切削过程中的冷却液需足够充足，以保证切削润滑
效果。
同时也要让刀具和工件之间保持足够的接触，避免上述磨损给刀具造成损害。
切削速度
由于高韧性材料的需要，采用较低的切削速度，具体的切削速度应根据刀具材料、切
削液、切削用量及切削条件等来共同进行制定。
高速度钢刀具
切削速度Vc = 10 – 40m/min
深度a = 0.5 – 2.5mm
铣削及钻削常用的切削参数如下：
铣刀：
直钻：
Threading：
进给速度pf = 0.1-0.25mm/转。
钛合金加工切削液选择
钛合金加工切削液选择
切削钛合金时，为了降低切削温度，应当向切削区域浇注大量的以冷却作用为主的切削液。
因为钛合金热导系数低，只有钢的1/7，铝的1/6，在切削液过程中热量不会迅速的随切屑传递出去，所以在加工是产生的温度达1000℃以上，容易使刀口过早磨损，制造成本增加。
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，更不容易达到燃点温度。
加工速度只要只够低，任何尺寸大小的切屑。
钛合金加工最好不使用含氯的冷却液，避免产生有毒物质和引起氢脆，也能防止钛合金高温应力腐蚀开裂。
钛合金切削加工特点
钛合金切削加工特点钛合金是一种具有优异性能的金属材料，它具有高强度、低密度、耐腐蚀等特点，因此在航空航天、汽车、医疗器械等领域得到广泛应用。
钛合金的切削加工是对钛合金进行材料去除的一种加工过程，其特点主要体现在以下几个方面。
钛合金的切削加工具有高难度和高要求。
钛合金具有高强度和低导热性，切削时会产生高温和剧烈的应力，容易导致刀具磨损、变形和断裂等问题。
因此，钛合金的切削加工需要使用高硬度、高温强度和耐磨损的刀具，并且需要进行合理的刀具选择、切削参数的确定和刀具寿命的控制。
钛合金的切削加工具有较大的切削力和切削温度。
由于钛合金的高强度和低导热性，切削时会产生较大的切削力，对加工设备和切削刀具的刚性和稳定性提出了较高的要求。
同时，由于切削过程中会产生大量的热量，容易导致刀具和工件的高温，甚至会引起工件表面的氧化和热裂纹等问题。
因此，钛合金的切削加工需要进行有效的冷却和润滑，以降低切削温度，减少切削力和切削热。
第三，钛合金的切削加工具有较大的切削液需求和环境污染问题。
由于钛合金的高强度和低导热性，切削时会产生大量的切屑和切削液，需要进行有效的切屑排除和切削液清洁。
同时，由于钛合金的切削液易挥发、易燃，容易对环境造成污染和安全隐患。
因此，在钛合金的切削加工过程中，需要采取有效的切削液控制和处理措施，以确保环境的安全和卫生。
钛合金的切削加工具有较高的加工成本和加工周期。
由于钛合金的高强度和低导热性，切削加工过程中需要使用高硬度和高性能的刀具，并且需要进行合理的刀具选择、切削参数的确定和刀具寿命的控制，这些都会增加加工成本。
同时，由于钛合金的切削加工具有高难度和高要求，加工周期较长，需要进行复杂的加工过程和多道工序，进一步增加了加工成本和加工周期。
钛合金的切削加工具有高难度和高要求、较大的切削力和切削温度、较大的切削液需求和环境污染问题，以及较高的加工成本和加工周期等特点。
钛合金的切削加工需要克服这些特点所带来的挑战，提高切削效率和加工质量，以满足对钛合金产品的需求。
钛合金切削参数 -回复
钛合金切削参数 -回复
工件材料：钛合金
刀具材料：硬质合金
刀具类型：立铣刀
切削速度（Vc）：40-80米/分钟
进给速度（Vf）：0.05-0.2毫米/刀齿
切削深度（Ap）：0.5-2毫米
切削宽度（Ae）：1-5毫米
刀具半径补偿（Rc）：+0.2毫米
刀具总补偿（Ad）：+0.1毫米
刀具角度补偿（Ao）：+3°-5°
冷却液类型：水溶性切削液
冷却液流量：300-500毫升/分钟
冷却液浓度：5%-10%
冷却液喷射位置：切削区域和刀具
冷却液喷射方式：内润滑式喷射
以上参数仅供参考，实际切削过程中请根据具体工件材料、机床设备和刀具性能等因素进行调整，并遵循相关安全操作指南。
请勿直接引用或使用此示例参数。
钛合金加工注意事项
钛合金加工注意事项一、材料选择钛合金具有优异的力学性能和耐腐蚀性，但在加工过程中容易发生变形、断裂等问题。
因此，在选择钛合金材料时，需要考虑其强度、塑性和耐腐蚀性等特性，以满足加工要求。
二、加工方法1. 切削加工：钛合金的切削加工难度较大，容易产生高温、切削力大等问题。
因此，在进行切削加工时，应选择合适的切削工具，适当降低切削速度和进给速度，以减少切削热量的积累，避免刀具磨损过快。
2. 锻造加工：钛合金的锻造加工是常用的一种方法，可以提高其力学性能和塑性。
在进行锻造加工时，应控制加热温度和保持时间，确保钛合金的完整性和均匀性。
3. 焊接加工：钛合金的焊接加工需要注意防止氧化和污染，可以采用惰性气体保护焊或真空焊接等方法，以保证焊缝质量。
三、工艺参数1. 温度控制：钛合金的加工温度对于材料的力学性能和耐腐蚀性有着重要影响。
因此，在加工过程中应控制好加热和冷却速度，避免过高或过低的温度对材料造成负面影响。
2. 加工速度：钛合金的加工速度应根据具体工艺要求进行调整，过高的加工速度可能导致材料变形或破裂，过低的加工速度则会降低生产效率。
3. 切削参数：在切削加工中，切削速度、进给速度和切削深度等参数的选择需要根据具体材料和切削工具来确定，以保证加工质量和工具寿命。
四、安全措施钛合金加工过程中产生的副产物（如钛屑等）具有易燃易爆的特性，因此需要采取一系列安全措施，以避免安全事故的发生。
包括：1. 加工场所应具备良好的通风设施，排除烟尘和有害气体。
2. 操作人员应佩戴防护设备，如防护眼镜、防护手套和防护服等。
3. 加工设备和工具应定期检查和维护，确保其正常运行。
4. 废弃物和废液应妥善处理，避免对环境造成污染。
钛合金加工过程中需要注意材料选择、加工方法、工艺参数和安全措施等方面的问题。
只有在合理选择材料、科学控制加工过程，并采取必要的安全措施，才能确保钛合金加工的质量和安全性。
钛合金加工切削参数表
钛合金加工切削参数表【原创实用版】目录1.钛合金加工切削参数表的简介2.钛合金的特点及其在加工过程中的挑战3.切削参数表的作用和重要性4.如何选择合适的切削参数5.切削参数表的应用实例正文1.钛合金加工切削参数表的简介钛合金加工切削参数表是一个列出了在加工钛合金时，各种切削操作所需参数的表格。
这些参数包括切削速度、进给速度、刀具直径和刀具材料等，它们对于保证加工效率、提高加工质量以及保护刀具至关重要。
2.钛合金的特点及其在加工过程中的挑战钛合金是一种高强度、轻质的金属材料，被广泛应用于航空航天、医疗和化工等领域。
然而，钛合金的加工过程面临着诸多挑战，例如高切削温度导致的刀具磨损、刀具与工件材料之间的粘附，以及钛合金的高硬度等。
3.切削参数表的作用和重要性切削参数表在钛合金加工过程中发挥着至关重要的作用，它能够为操作者提供正确的切削参数，确保加工效率和加工质量。
合理的切削参数能够提高刀具寿命、降低加工成本，同时避免因参数选择不当导致的加工失误。
4.如何选择合适的切削参数在选择切削参数时，需要综合考虑钛合金的特性、刀具材料、加工设备和加工工艺等因素。
根据切削速度、进给速度和刀具直径等参数的交互影响，选择最佳的切削参数。
此外，还需根据实际加工情况进行实时调整，以达到最佳加工效果。
5.切削参数表的应用实例例如，在加工钛合金螺纹时，可参照切削参数表选择合适的刀具直径、切削速度和进给速度。
在实际加工过程中，如果发现刀具磨损较快或者加工精度不足，可以根据切削参数表调整参数，以达到更好的加工效果。
总之，钛合金加工切削参数表为操作者提供了在加工过程中选择合适切削参数的依据，有助于提高加工效率、降低加工成本并保证加工质量。
钛合金加工工艺
钛合金加工工艺
钛合金是一种具有优异机械性能和抗腐蚀性能的新型材料，成为了航空、航天、船舶、生物医学等领域中非常重要的结构材料。
本文将介绍钛合金的加工工艺。
一、钛合金的切削加工
钛合金的切削加工是目前钛合金加工中最为常见的一种方法。
钛合金的加工难度主要在于它的高强度和难加工性。
钛合金在切削过程中，容易附着在刀具上，形成大量热量，导致刀具磨损严重。
因此，钛合金的切削必须选用硬质合金刀具，并注意掌握合理的加工速度和切削深度等参数。
二、钛合金的冲压加工
钛合金的冲压加工主要包括剪切、弯曲和深冲。
在冲压加工中，钛合金材料具有优异的塑性，因此冲压加工可以做出各种形状的钛合金部件。
在冲压钛合金时，要注意铣削过程中的火花可能引起钛合金粉尘爆炸的危险，因此需要在加工场地设置防爆设备。
三、钛合金的拉伸加工
钛合金的拉伸加工是指利用钛合金材料的塑性形变，来使得钛合金材料变为带有特定形状的工件。
拉伸加工时，必须选择适宜的冷加工方法，如冷挤压、镦锻、卷曲等。
此外，拉伸加工还需要配合热处理，以保证钛合金的性能优良。
四、钛合金的焊接加工
钛合金的焊接加工是比较困难的工艺。
常用的钛合金焊接方法包括手工气焊、手工电弧焊、氩弧焊、电子束焊、激光焊等。
应用不同的焊接方法可以获得不同的焊接质量。
在焊接加工过程中，应注意预加热以及所有焊接接头的准备和清洁。
综上所述，钛合金的加工工艺是比较复杂的。
在加工过程中需要注意掌握加工参数以及选择适合的加工工具。
同时，还需要设置防爆设备以及进行预加热和热处理等措施，以保证钛合金材料的加工质量和性能。
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。
钛合金切削加工特点
钛合金切削加工特点
钛合金是一种高强度、高耐腐蚀性的金属材料，广泛应用于航空、航天、医疗等领域。
然而，由于其高硬度、高热导率和难以切削的特性，钛合金的加工一直是一个难题。
钛合金切削加工需要特殊的工艺和设备，下面我们来了解一下钛合金切削加工的特点。
1. 高硬度
钛合金的硬度比一般的金属材料高，因此需要使用高硬度的刀具进行
切削。
同时，由于钛合金的硬度高，切削时会产生较大的切削力，需
要使用高强度的夹具来固定工件。
2. 高热导率
钛合金的热导率比一般的金属材料高，因此在切削时会产生较大的热量。
如果不及时处理，会导致刀具磨损加剧、工件变形等问题。
因此，在钛合金切削加工中需要采用冷却液来降低切削温度，减少热量的积累。
3. 难以切削
钛合金的切削性能差，容易产生切削热、切削力等问题，导致刀具磨损严重，切削效率低下。
因此，在钛合金切削加工中需要采用高速切削、高效切削等先进的切削技术，以提高切削效率和质量。
4. 高耐腐蚀性
钛合金具有高耐腐蚀性，因此在切削加工中需要采用特殊的切削液，以避免切削液对钛合金的腐蚀。
同时，在切削后需要对工件进行清洗和防腐处理，以保证工件的质量和使用寿命。
总之，钛合金切削加工需要特殊的工艺和设备，需要采用先进的切削技术和切削液，以提高切削效率和质量。
同时，需要注意刀具的选择和夹具的固定，以保证工件的精度和质量。
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。
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。
钛合金的切削加工工艺研究
钛合金的切削加工工艺研究摘要：钛合金具有密度小、强度高、耐高温等优良特性，在航空航天以及其他方面得到广泛的应用，但由于其加工难度大、切削效率低、刀具寿命短而影响了它的应用。
本文通过对钛合金材料的特性及切削性能的分析，通过生产中的实例，对其车削和铣削工艺方法进行了工艺研究，同时对不同批次的材料加工的零件，出现色差的问题进行了分析。
关键词：钛合金实例色差分析1、引言钛合金是一种典型的难加工材料，其加工特性主要表现在以下几个方面：（1）钛合金强度高，硬度大，所以要求加工设备功率大，刀具应有较高的强度和硬度。
（2）切屑与前刀面接触面积小，刀尖应力大。
（3）钛合金摩擦因素大，导热系数低。
刀具与切屑的接触长度短，切削热积聚于切削刃附近的小面积内而不易散发。
这些因素使得钛合金的切削温度很高，造成刀具磨损加快，并影响加工质量。
（4）由于钛合金弹性模量低，切削加工时工件回弹大，容易造成刀具后刀面磨损的加剧和工件变形。
（5）钛合金高温时化学活性很高，容易与空气中的氢氧等气体杂质发生化学反应，生成硬化层，进一步加剧了刀具的磨损。
（6）钛合金切削加工中，工件材料极易与刀具表面黏结，加上很高的切削温度，所以刀具容易产生扩散磨损和黏结磨损。
2、生产中管类零件切削加工工艺分析2.1 管类零件的加工工艺图1是某管类零件的结构图，该零件的材料选用的是TA2 M的钛合金钢管。
材料规格是φ63×3.5×130，每根坯料可做一件。
在加工过程中，根据该零件的要求，用车削和铣削的方法即可完成。
其加工的工艺规程如图2所示。
零件最后成型属于薄壁零件，在进行加工时，为了保证零件的几何尺寸满足使用要求，加工时不变形。
所以，车削和铣削时都要用芯棒装夹。
而铣削时是第二次装夹，为了减小铣削后的接刀痕，在进行芯棒装夹时，其间隙应尽量的小。
铣削完成后，用锉刀和砂皮将接刀痕打掉。
2.2 刀具材料的选择加工钛合金的刀具材料应具备如下性能：高温状态下的化学稳定性；足够的强度和韧性；良好的热传导性。
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。
钛合金切削加工研究现状及发展趋势
I ndustry development行业发展钛合金切削加工研究现状及发展趋势杨 涛摘要：钛合金广泛应用于各个领域，提高其切削性能和降低加工成本，开发出性能更好的新型钛合金是目前钛合金加工的主要研究方向。
钛合金的三种基体组织分别为α合金、(α+β)合金和β合金，我国分别以TA、TC和TB表示，其中TC4钛合金最受青睐。
国内外学者对钛合金进行了大量研究工作，特别是对TC4钛合金进行了深入研究。
关键词：钛合金；切削加工；现状；发展趋势钛合金具有低密度、高韧性和强抗腐蚀性等优点，常被用于制造航空发动机关键零部件，如叶轮和叶片。
优异的物理特性提升了钛合金的服役性能，但同时也增加了加工难度，如刀具寿命短、加工表面质量不可控等问题，使得钛合金成为典型的难加工材料。
钛合金切削过程中产生锯齿形切屑，不仅导致切削力的周期性波动，而且影响加工零件的表面质量。
此外，由热塑性变形引起的表面残余应力对零件的疲劳寿命和服役性能也有显著影响。
因此，准确预测切屑形态和表面残余应力对刀具设计和工艺优化具有重要指导意义。
1 钛合金切削仿真技术研究现状通过建立高速切削三维有限元模型，对切屑的形成过程进行了仿真研究。
研究发现最大应力值出现在第Ⅰ变形区，最大切削温度出现在第Ⅱ变形区。
模型只考虑了模型底部的完全约束，并未考虑夹紧和夹具的定位对加工变形的影响。
另外，建立了变刚度三维仿真模型和热力耦合三维动态铣削模型，误差控制在0.0681mm和0.0255mm内，但为了减小计算量，两种模型均为简化模型。
还建立了高速铣削TC4钛合金的三维全热—力耦合有限元模型，对铣削温度进行了模拟分析结果表明，铣削热只影响被加工表面层的温度，刀具温度随铣削速度和径向切削深度的增加而升高且影响小于切削速度。
在基于TC4钛合金三维铣削有限元仿真模型的基础上，研究发现，切削参数对铣削力的影响程度为轴向切削深度＞刀具速度＞进给速度。
另外，通过建立斜切模型，对最小切削厚度进行了仿真计算，降低了由于切削厚度设置误差导致的最终仿真误差。
钛合金加工切削参数表
钛合金加工切削参数表摘要：一、钛合金加工概述二、钛合金加工切削参数表的内容三、钛合金加工切削参数表的应用四、钛合金加工切削参数表的注意事项正文：一、钛合金加工概述钛合金是一种高强度、轻质的金属材料，由于其优异的力学性能和良好的抗腐蚀性，被广泛应用于航空航天、化工、医疗等领域。
然而，钛合金的加工难度较大，对加工工艺和切削参数的选择有较高要求。
为了保证钛合金产品的加工质量和效率，制定合适的切削参数表至关重要。
二、钛合金加工切削参数表的内容钛合金加工切削参数表主要包括以下内容：1.刀具材料：针对钛合金的特性，选择合适的刀具材料，如高速钢、硬质合金、陶瓷刀具等。
2.刀具形状和大小：根据加工零件的形状和尺寸，选择合适的刀具形状和大小，以保证切削效果和刀具寿命。
3.切削速度：切削速度是切削参数表中最重要的一项，过快或过慢的切削速度都会影响加工效果。
一般来说，切削速度应根据刀具材料、刀具形状和大小以及钛合金的硬度来选择。
4.进给速度：进给速度的选择应根据加工零件的尺寸和形状、刀具材料和大小以及切削速度来综合考虑。
5.刀具的摆动角和轴向力：刀具的摆动角和轴向力会影响切削过程中的切削力和刀具的磨损，应根据实际情况进行选择。
6.冷却液：钛合金加工过程中，选择合适的冷却液可以降低切削温度，减少刀具磨损，提高加工质量。
三、钛合金加工切削参数表的应用在钛合金加工过程中，操作者可以根据切削参数表选择合适的切削参数，以达到最佳的切削效果和刀具寿命。
同时，切削参数表也可以为生产管理人员提供参考，以优化生产过程和提高生产效率。
四、钛合金加工切削参数表的注意事项在使用钛合金加工切削参数表时，应注意以下几点：1.切削参数表并非一成不变，应根据实际情况进行调整。
2.在选择切削参数时，应综合考虑刀具材料、大小、形状、切削速度、进给速度等因素，以保证最佳的切削效果。
3.在加工过程中，要注意观察刀具的磨损情况，适时更换刀具，以保证加工质量。
钛合金切削加工特点
钛合金切削加工特点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、汽车制造、医疗设备等高端领域。
其在切削加工过程中具有独特的特点，本文将从切削性能、热变形、刀具磨损等方面对钛合金切削加工特点进行详细解释。
钛合金切削加工的首要特点是其良好的切削性能。
钛合金具有较低的切削力和切削温度，这是由于其低密度和良好的导热性能所决定的。
相比其他金属材料，钛合金切削时所产生的热量相对较少，不易导致刀具磨损和变形。
同时，钛合金的切削力较小，可以减小对刀具的冲击，延长刀具寿命。
钛合金切削加工存在热变形问题。
由于钛合金的热膨胀系数较大，切削时容易产生热变形。
热变形会导致加工精度下降，甚至造成零件的报废。
因此，在钛合金切削加工中需要采取一系列措施来控制热变形，如选择合适的切削参数、采用冷却润滑剂等。
钛合金切削加工还存在刀具磨损问题。
由于钛合金的化学活性较高，与刀具接触时容易产生化学反应，导致刀具表面氧化、粘附钛屑等现象，进而加剧刀具磨损。
此外，钛合金的硬度较高，容易产生刀具磨损和切削边缘的开裂。
因此，在钛合金切削加工中需要选择合适的刀具材料和刀具涂层，并采用适当的切削速度和进给量来降低刀具磨损。
除了以上几点，钛合金切削加工还有以下特点值得注意。
首先，钛合金具有较高的塑性变形能力，容易产生切削削屑。
切削削屑的形态和尺寸对切削过程和加工质量有较大影响，因此需要采取适当的切削方式和切削参数来控制切削削屑的形成。
其次，钛合金具有较高的热导率，切削过程中产生的热量可以迅速传递到切削区域周围，减小了切削温度的升高。
此外，钛合金的切削硬度较低，不容易引起切削震动和共振现象，有利于提高切削加工的稳定性和精度。
钛合金切削加工具有切削性能良好、热变形和刀具磨损问题突出等特点。
在实际加工过程中，需要针对钛合金的特点采取相应的切削参数、刀具材料和润滑方式，以确保加工质量和效率。
同时，钛合金切削加工还需要注意安全生产，避免产生切削火花和有害气体，保护操作者的身体健康。
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。
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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。
(1)比强度高:钛合金的密度一般在4.5g/cm3左右,仅为钢的60%,纯钛的强度接近普通钢的强度,一些高强度钛合金超过了许多合金结构钢的强度。
因此钛合金的比强度(强度/密度)远大于其他金属结构材料,见表7-1,可制出单位强度高、刚性好、质轻的零、部件。
目前飞机的发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等都使用钛合金。
(2)热强度高:对于α钛合金,在350℃时TA6的巩达422MPa、TA7的ζb达491MPa,在500℃时TA8的ζb达687MPa;对于α+β钛合金,在400℃时TC4的ζb 达618MPa、TC10的ζb达834 MPa,在450℃时TC6和TC7的ζb均达589MPa、TC8的ζb达706MPa,在500℃时TC9的ζb达785MPa。
这两类钛合金在150℃~500℃范围内仍有很高的比强度,而铝合金在150℃时比强度明显下降。
钛合金的工作温度可达500℃,铝合金则在200℃以下。
(3)抗蚀性好:钛合金在潮湿的大气和海水介质中工作,其抗蚀性远优于不锈钢;对点蚀、酸蚀、应力腐蚀的抵抗力特别强;对碱、氯化物、氯的有机物品、硝酸、硫酸等有优良的抗腐蚀能力。
但钛对具有还原性氧及铬盐介质的抗蚀性差。
(4)低温性能好:钛合金在低温和超低温下,仍能保持其力学性能。
在-100℃和-196℃时TA4的ζb分别为893MPa和1207MPa,在-196℃和-253℃时TA7的ζb分别为1216MPa和1543MPa、TC1的ζb分别为1133MPa和1354MPa、TC4的ζb分别为1511MPa和1785MPa。
因此,钛合金也是一种重要的低温结构材料。
(5)化学活性大:钛的化学活性大,与大气中O、N、H、CO、CO2、水蒸气、氨气等产生强烈的化学反应。
含碳量大于0.2%时,会在钛合金中形成硬质TiC;温度较高时,与N 作用也会形成TiN硬质表层;在600℃以上时,钛吸收氧形成硬度很高的硬化层;氢含量上升,也会形成脆化层。
吸收气体而产生的硬脆表层深度可达0.1~0.15 mm,硬化程度为20%~30%。
钛的化学亲和性也大,易与摩擦表面产生粘附现象。
(6)导热系数小、弹性模量小:钛的导热系数λ=15.24W/(m.K),约为镍的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热系数约下降50%。
钛合金的弹性模量约为钢的1/2,故其刚性差、易变形,不宜制作细长杆和薄壁件,切削时加工表面的回弹量很大,约为不锈钢的2~3 倍,造成刀具后刀面的剧烈摩擦、粘附、粘结磨损。
钛合金的牌号、性能见表7-2。
3.钛合金有哪些切削特点?钛合金的硬度大于HB350时切削加工特别困难,小于HB300时则容易出现粘刀现象,也难于切削。
但钛合金的硬度只是难于切削加工的一个方面,关键在于钛合金本身化学、物理、力学性能间的综合对其切削加工性的影响。
钛合金有如下切削特点:(1)变形系数小:这是钛合金切削加工的显著特点,变形系数小于或接近于1。
切屑在前刀面上滑动摩擦的路程大大增大,加速刀具磨损。
(2)切削温度高:由于钛合金的导热系数很小(只相当于45号钢的1/5~1/7),切屑与前刀面的接触长度极短,切削时产生的热不易传出,集中在切削区和切削刃附近的较小范围内,切削温度很高。
在相同的切削条件下,切削温度可比切削45号钢时高出一倍以上。
(3)单位面积上的切削力大:主切削力比切钢时约小20%,由于切屑与前刀面的接触长度极短,单位接触面积上的切削力大大增加,容易造成崩刃。
同时,由于钛合金的弹性模量小,加工时在径向力作用下容易产生弯曲变形,引起振动,加大刀具磨损并影响零件的精度。
因此,要求工艺系统应具有较好的刚性。
(4)冷硬现象严重:由于钛的化学活性大,在高的切削温度下,很容易吸收空气中的氧和氮形成硬而脆的外皮;同时切削过程中的塑性变形也会造成表面硬化。
冷硬现象不仅会降低零件的疲劳强度,而且能加剧刀具磨损,是切削钛合金时的一个很重要特点。
(5)刀具易磨损:毛坯经过冲压、锻造、热轧等方法加工后,形成硬而脆的不均匀外皮,极易造成崩刃现象,使得切除硬皮成为钛合金加工中最困难的工序。
另外,由于钛合金对刀具材料的化学亲和性强,在切削温度高和单位面积上切削力大的条件下,刀具很容易产生粘结磨损。
车削钛合金时,有时前刀面的磨损甚至比后刀面更为严重;进给量f<0.1 mm/r时,磨损主要发生在后刀面上;当f>0.2 mm/r时,前刀面将出现磨损;用硬质合金刀具精车和半精车时,后刀面的磨损以VBmax<0.4 mm较合适。
4.切削钛合金时怎样选择刀具材料?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,YG类硬质合金比较合适。
由于高速钢的耐热性差,因此应尽量采用硬质合金制作的刀具。
常用的硬质合金刀具材料有YG8、YG3、YG6X、YG6A、813、643、YS2T和YD15等。
涂层刀片和YT类硬质合金会与钛合金产生剧烈的亲和作用,加剧刀具的粘结磨损,不宜用来切削钛合金;对于复杂、多刃刀具,可选用高钒高速钢(如W12Cr4V4Mo)、高钴高速钢(如W2Mo9Cr4VCo8)或铝高速钢(如W6Mo5Cr4V2Al、M10Mo4Cr4V3Al)等刀具材料,适于制作切削钛合金的钻头、铰刀、立铣刀、拉刀、丝锥等刀具。
采用金刚石和立方氮化硼作刀具切削钛合金,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下,切削速度可达200 m/min;若不用切削液,在同等磨损量时,允许的切削速度仅为100m/min。
5.切削钛合金时怎样选择刀具几何参数?(1)前角γ0:钛合金切屑与前刀面的接触长度短,前角较小时既可增加刀屑的接触面积,使切削热和切削力不至于过分集中在切削刃附近,改善散热条件,又能加强切削刃,减小崩损的可能性。
一般取γ0=5°~15°。
(2)后角α0:钛合金已加工表面弹性恢复大、冷硬现象严重,采用大后角可减小对后刀面造成的摩擦、粘附、粘结、撕裂等现象,以减小后刀面的磨损。
各种切削钛合金刀具的后角基本上都大于等于15°。
(3)主偏角κr和副偏角κ′r:切削钛合金时切削温度高、弹性变形倾向大,在工艺系统刚性允许的条件下,应尽量减小主偏角,以增加切削部分的散热面积和减小切削刃单位长度上的负荷,一般采用κr=30°,粗加工时取κr=45°。
减小副偏角可以加强刀尖,有利于散热和降低加工表面粗糙度值,一般取κ′r=10°~15°。
(4)刃倾角λs:由于毛坯有硬皮和表层组织不均匀,粗车时切削刃容易崩损,为了增加切削刃的强度和锋利程度,应加大切屑的滑动速度,一般取λs =-3°~-5°,精车时λs =O°。
(5)刀尖圆弧半径rε:切削钛合金时刀尖是最薄弱的部分,容易崩掉和磨损,需磨出刀尖圆弧,一般rε=0.5~1.5mm。
车削时采用负倒棱(bγ=0.03~0.05 mm,γ01=-10°~0°),断(卷)屑槽的槽底圆弧半径Rn=6~8 mm。
另外,刀具刃磨质量对提高其耐用度也十分重要。
硬质合金刀具宜用金刚石砂轮刃磨,切削时刃口必须锋利,前后刀面的表面粗糙度Ra值应小于0.4um,刃口部分不允许有微小的缺口。
刀具刃磨后进行研磨,其耐用度可提高30%。
6.切削钛合金时怎样选择切削用量?切削钛合金时,切削温度高、刀具耐用度低,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:切削速度对刀具耐用度影响最大,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,核正系数见表7-3和表7-4。
(2)进给量f:进给量对刀具的耐用度影响较小,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=0.1~0.3 mm/r。
进给量太小,使刀具在硬化层内切削,增加刀具磨损,同时极薄的切屑在高的切削温度下容易自燃,因此不允许f<0.05 mm/r。
(3)切削深度αp:切削深度对刀具耐用度的影响最小,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=1~5 mm。
车削钛合金的切削用量见表7-5。
7.切削钛合金时怎样选择切削液?切削钛合金时,为了降低切削温度,应当向切削区域浇注大量的以冷却作用为主的切削液。