钛合金的切屑加工工艺综述
钛合金的铣削加工技术
钛合金的铣削加工技术钛及钛合金因密度小、比强度高、耐腐蚀、耐高温、无磁、焊接性能好等优异综合性能，在航空航天等领域得到越来越广泛应用。
但是，钛合金的一些物理力学性能给切削加工带来了许多困难。
切削时钛合金变形系数小、刀尖应力大、切削温度高、化学活性高、粘结磨损及扩散磨损较突出、弹性恢复大、化学亲合性高等特点，因此在切削加工过程中容易产生粘刀、剥落、咬合等现象，刀具温度迅速升高，导致刀具磨损，甚至完全破坏。
正因为钛合金具有比强度高、耐腐蚀性好、耐高温等优点，从20世纪50年代开始，钛合金在航空航天领域中得到了迅速的发展。
钛合金是当代飞机和发动机的主要结构材料之一，可以减轻飞机的重量，提高结构效率。
在飞机用材中钛的比例，客机波音777为7%，运输机C-74为10.3%，战斗机F-4为8%。
但是由于钛合金价格高，耐磨性差等原因，限制了其使用领域。
近几十年以来，国内外针对航天航空应用所研究的钛合金等均取得了很大进步，许多合金也得到广泛应用。
本文针对航天航空产品中钛合金铣削加工技术进行论述，供同行们参考。
1. 钛合金简介钛是同素异构体，熔点为1 720℃，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1 372～1 666MPa；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。
钛合金零件机械加工工艺
钛合金零件机械加工工艺本文档将介绍钛合金零件的机械加工工艺，以帮助读者了解如何有效地进行钛合金零件的加工过程。
1. 钛合金概述钛合金是一种轻质但强度高、耐腐蚀性好的金属材料，常用于航空航天、汽车制造、医疗器械等领域。
钛合金具有良好的机械性能和热特性，但其机械加工相对困难，需要采用适当的工艺来实现加工目标。
2. 钛合金零件机械加工过程钛合金零件的机械加工主要包括以下几个步骤：2.1 设计和材料准备在进行钛合金零件的机械加工之前，首先需要进行设计和材料准备。
设计阶段需要考虑零件的结构和功能要求，并制定相应的加工方案。
材料准备则包括采购适当规格的钛合金材料，并进行表面处理以去除氧化层等。
2.2 切削加工钛合金零件的切削加工是最常用的机械加工方法之一。
切削加工可以通过车削、铣削、钻削等工艺来实现。
在进行切削加工时，需要选择适当的切削工具和切削参数，以确保加工质量和效率。
2.3 磨削加工钛合金零件的磨削加工一般用于提高零件的精度和表面质量。
常用的磨削加工方法包括平面磨削、外圆磨削、内孔磨削等。
在进行磨削加工时，需要选择适当的砂轮和加工参数，以实现所需的加工效果。
2.4 钻孔和攻丝钻孔和攻丝是钛合金零件常见的加工操作之一。
在进行钻孔时，需要选择适当的钻孔工具和冷却液，以确保钻孔质量和效率。
攻丝时则需要选择适当的攻丝工具和攻丝参数，以保证精度和牢固度。
2.5 表面处理钛合金零件在机械加工完成后，常需要进行表面处理以提高其耐腐蚀性和美观度。
常用的表面处理方法包括电镀、阳极氧化、喷涂涂层等。
2.6 检测和质量控制钛合金零件机械加工完成后，需要进行检测和质量控制，以确保零件符合设计要求和标准。
常用的检测方法包括尺寸测量、外观检查、金相显微镜观察等。
3. 安全注意事项在进行钛合金零件的机械加工时，需要注意以下安全事项：- 确保操作人员具备相关的机械加工知识和技能；- 使用适当的个人防护装备，如手套、护目镜等；- 操作机床和工具时，要遵循操作规程和安全操作规范；- 避免产生过多的粉尘、废料和切屑，及时清理工作区域；- 定期检查和维护机床和工具的状态，以确保其正常运行和安全性。
钛及钛合金薄板的切削加工
瘤 对 切 削层 的挤 压作 用 ， 会形 成 鱼 鳞 状 毛刺 ， 也 使 件 表
溅射镀膜生产线使用的钛及钛合金靶材 （ 见图 １ 。由于 ）
零 件 刚性 极 差 ，钛 及 钛合 金 属 难 加工 材 料 给切 削 加 工 带 来 一 系列 难题 。 镀膜 生 产线 为 了确 保 镀膜 玻 璃 的质 量 ， 各 均 一直 从 国外 进 口。 对这 个 难 题 ， 文从 零 件 的装 夹 方 针 本 式 、 削方 法 、 削 刀 具 和切 削 用 量等 方 面对 钛 合 金 薄板 切 切
＿ 容 易变 形 ， 装 夹 力 过 小 又 影 响 正 常刨 削 ， 至发 生 Ｔ件 而 甚
难 ， 严重 影 响零 件 的加 工 质量 。 将
２２ 钛 及 钛 合 金 切 削 性 能 对 加 工 质 量 的 影 响 ．
Ｔ件刚性差 ， 容易变形。 此外 ， 薄形工件具有一定 的弹性 ，
。 件 敲下 去 了 ， 刨 削加 工 后 ， 工 在 工件 还 要恢 复原 状 。如 工 件 下 面 的 间隙 是 由 于工 件 的不 平 整 而 产生 的 ，就应 该 用 薄金 属 皮 加 以垫 实 ，以免 工件 受 切 削 力作 用 而产 生 弹 性 变形 ， 而影 响 加 工平 面 的平 面 度 。 从 装 夹工 件 的夹 紧力 不 能 太 大 ，否 则会 使 薄 形 工 件 产 生 中 凸 现象 ， 削 结 束 后 ， 刨 由于 夹 紧 力 的 消 失 ， 件 的 弹 工
的刨削 进行 分 析研 究 。
面粗 糙度 增 加 ， 出现纵 向犁 沟划 伤工 件表 面 的现象 。 并 ３ 工艺 保 障措 施
钛及钛合金机械加工要求综述
钛及钛合金机械加工要求一、钛及钛合金切削特点：1、变形系数小:变形系数小于或接近于1,切削在前刀面上滑动摩擦的路程大大增大，加速刀具磨损。
2、切屑温度高：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：容易造成崩刃，加大刀具磨损并影响零件的精度。
4、冷硬现象严重：降低零件的疲劳强度，加剧刀具磨损。
5、刀具磨损: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。
二、刀具选择1、切削加工钛及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，与钛合金金亲和性差的刀具材料。
2、常选用YG类硬质合金刀具比较适合，常用的硬质合金刀具材料为：YG8、YG3、YG6X、YG6A、813、643、YS2T 和YD15 等。
3、也可以选用金刚石和立方氮化硼作刀具。
三、加工设备要求1、设署专用加工场地，确定专用加工钛及钛合金的机床。
2、工作区域辅设橡胶板或木地板，以免碰伤、擦伤钛材表面3、与钛及钛合金接触的所有工具、夹具、机床或其它装置必须洁净。
4、经清洗过的钛合金零件，要防止油脂或指印污染，否则以后可能造成盐（氯化钠的应力腐蚀。
5、禁止使用铅、铜、锡、镉及其合金，锌基合金制作的工具，夹具与钛,钛合金接触。
四、切削加工的要求1、由于钛及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、切削液选用不含氯化物的切削液。
3、切削时，应大量浇注切削液，使钛及钛合金加工时充分得到冷却。
4、加工时，应防止切屑在机床上堆积。
5、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。
6加工时如一旦着火，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。
简述钛合金材料的机械加工工艺
简述钛合金材料的机械加工工艺【摘要】钛合金材料具有抗蚀性能好、力学性能佳、强度高、质量轻等优点，因此被广泛应用，但钛合金材料也具有硬度高、塑性低、导热系数低、弹性模量低等缺点，所以钛合金材料的切削加工性能较差。
为此，本文就钛合金材料的机械加工工艺进行介绍。
【关键词】钛合金材料机械加工切削加工1 引言钛合金材料具有诸多优缺点，而其缺点包括硬度高、塑性低、导热系数低、弹性变形大、弹性模量低等。
因此，钛合金加工过程，导热系数小定会使材料的切削温度过高；比热小定会使材料的局部温升过快，进而降低刀具的使用寿命；弹性模量低定会加剧材料表面的加工回弹，进而导致刀具磨损或者崩刃；高温环境里，化学活性强定会加剧其与氮、氢、氧间的化学作用，进而增加机械加工的难度。
此外，钛合金加工过程，切削条件、刀具材料、切削加工时间均会对切削加工的综合效率造成影响，因此钛合金材料切削加工过程，必须对相关方面进行严格控制。
2 钛合金材料的机械加工工艺钛合金材料的机械加工工艺种类繁多，比如电火花加工、铣削、车削、磨削、钻削、攻丝等。
钛合金材料的机械加工过程，刀具材料、切削液、加工工艺参数、刀具几何参数均属重要的影响因素，因此必须予以高度重视。
（1）切削液。
钛合金材料的切削加工过程，切削液的使用既能降低刀刃的热量，也能冲走切屑，进而实现切削力的降低，可见切削液的使用必须合理，如此方能实现零件加工表面质量以及生产效率的改善。
目前，常用的切削液包括非水溶性油质溶液、水基可溶性油质溶液、水或碱性水溶液三种。
（2）刀具材料。
由前文可知，钛合金材料具有硬度高、塑性低、导热系数低的缺点，因此加工过程势必表现出切削温度高、切削力度大的特点，进而加剧刀具的磨损以及降低刀具的使用寿命，可见所选刀具材料必须具有耐磨性高、硬性强的特点。
目前，常用的刀具材料包括高速钢牌号、硬质合金牌号、涂层刀具（抗粘结性能强、抗氧化性能强、耐磨性好等）、立方氮化硼刀具（热硬性高、硬度高等）、聚晶金刚石刀具（硬度高、耐磨性高、导热性高、摩擦系数低等）五种。
钛合金的数控加工工艺
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工艺参数的选用
通过以上分析，我们了解到钛合金的材料特性 和机械加工的特性，为此我们可以在施工中有针 对的加以解决。
在切削过程中，刀具的几何参数和切削用量是相互作 用的因素。当刀具前角增大时，使剪切角增大，变形 系数减小，因此切削变形减小。前面分析到钛合金变 形系数小是产生高温的一个重要原因，所以应当适当 的增大变形系数，途径是减小前角，增大剪切角。其 结果是使切屑变厚，增大了切屑与刀具前面的接触面 积，改善了散热条件。
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钛合金零件加工难点
钛合金属于难切削材料，其切削特点是：
1、变形系数小，易加速刀具磨损； 2、导热系数小，切削时产生的热不易传出，使
切削温度高； 3、单位面积上的切削力大，容易造成崩刃； 4、弹性模量小，加工时在径向力作用下容易产
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工装的设计原则
工装要求结构稳固、刚性好、夹紧牢靠。 优选气压或液压夹紧方式。
工装材料不能选用铝合金等有色金属，因 为不同性质的金属之间容易发生扩散污染。
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当切深增加时可增加切屑与刀刃的接触宽度，从而改 善散热条件。适当增加进给量可得到合适的变形系数。 增大进给量，减少了切屑的总长度，因而减少了切屑 与刀具前面的摩擦，从而降低了切削温度。
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工艺参数的选用
6、由于毛坯有硬而脆的外皮和对刀具材料化学 亲和性强，易造成刀具磨损和粘刀现象。
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。
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。
钛合金的切削技术
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
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பைடு நூலகம்
般取ｙ 。 ＝ ５ 。 ～１ ５ 。 。
（ ２ ）后 角 。 钛 合 金 已加 工表 面弹 性 恢 复
１ ． 钛合金切 削特点
钛合金的硬度大于３ ５ ０ Ｈ ＢＷ时 切 削 加 工 特 别 困 难 ，小 于 ３ ０ ０ ＨＢ Ｗ 时则 容 易 出 现粘 刀现 象 ，也难 于
切 削。
２ ０ ０ ｍ ／ ｍｉ ｎ ；若不用切 削液 ，在 同等磨损量时 ，允
许 的切 削 速 度 仅为 １ ０ ０ ｍ ／ ｍｉ ｎ 。
钴高速钢 （ ￣ Ｎ Ｗ２ Ｍｏ ９ Ｃ ｒ ４ ＶＣ ｏ ８ ）或铝 高速钢 （ 如
ｗ６ Ｍｏ ５ Ｃ ｒ ４ Ｖ２ Ａｌ 、Ｍ １ ０ Ｍｏ ４ Ｃｒ ４ Ｖ ３ Ａ １ ）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 切 削 液 冷 却 的 条 件 下 ，切 削 速 度 可 达
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。
薄壁钛合金零件的切削工艺
计， 在国防产品的部件中， 利用钛合金材料制作 的结 构件 占据总部件总数的 ９ ， Ｏ 钛合金在 国防产品 中
钛合金材料工件 加工最大 的瓶颈是 材料难 加
的应用 日 益增加。但是钛合金材料切削 时， 刀具磨 工、 刀具磨损快 、 吃刀抗力大等。在没掌握钛合金材 损快 ， 易产生粘刀 ， 在刀尖上形成积屑瘤 ， 切削要素 料 的切削技术前 ， 壳体工 件的加工难 度太 大， 主要 影响工件的加工质量。有文献指 出： 切削钛合 金时 是 ：） １刀片材料磨损大 ， 刀尖经常崩刃； ） 削时工 ２切 表 采用不含氯的切削液能避免钛材料在高温下与大气 件加工面出现齿纹状 的波纹 ， 面光 洁度达不 到技 中氧、 氢发生反应产生脆硬层加快刀具磨损［ ； 术要求 ； ） 氮、 １ ３ 刀具加 工时主切削力太大 ， 成机床振 造 薄壁钛合金加工时， 减小主偏角 ， 采用正的刃侵角能 动 ， 使工件变形。影响加工 因素有很多 ， 主要体现 以 提高刀具工件表 面加工质量［ 钛合金材料加工切 下几 个 方 面 。 ； 削采用 Ｐ Ｄ材料刀具 ， Ｃ 可提高切 削用量［ 。这些原 １ １ 钛合金材料组织切削加工性差 ３ ］ ． 则有助 于解决问题 ， 但是加工时具体 的刀具材料 、 角 钛合金材料组织复杂 ， 亲和力大 ， 晶格原子不易
Ｚ ＨＡＮＧ ｉ ｎ Ｓ Ｎ ｅ Ｌｊ ． ＨＥ Ｗ ｉ ｕ
（ ｉｏ ｇ Ｇｒ ｕ Ｓ ｃ ｎ ｏ ｐ Ｒ＆Ｄ ｅ ｔｅｔｃ ｎ ｌｇ ｅ ｅ ｎ ｈｎ ｎ ｔｔ ｔ， ＇ １ ０ ３， ｉａ ｃｎ ｒ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｒｓ ａ ｃ ｉｇ Ｉ ｓｉ ｅ Ｘｉｎ ７ ０ ４ Ｃｈｎ ） ｕ ａ
摘 要 ： 针对钛合金加工刀具磨损快、 机床振动大、 表面难光洁等问题 ， 提出了选用刀具材料和刃磨角度， 选择
钛合金车削加工技术
件中心 ， 防止 出现扎刀现象。
（ ３ ） 工 艺 系统 应 具 有 足 够 的 强 度 。 机 床
（ ３ ） 不能 使 用 含氢 的 切削 液 。 如 果 使 用
钛合金的密度大 ， 强度 高 。 因此 钛 合金 主 轴 应具 有较 小的 间隙 ， 跳动量小 ； 刀具 伸 含 氢 的切 削 液 ， 须 采 取 安 全防 护措 施 ， 同时 的 比 强度 （ 强 度／ 密度） 远 大 于 其 他 金属 结 构 出 不 易 过 长 ， 保持 有 足 够 的 强 度 ； 夹具 夹 紧 切 削 后 应及 时 用 不含 氯的 清 洗 剂 彻 底 清 洗 材料。 钛的熔点为ｌ ６ ６℃ ， 具 有较 高 的 热 强 力 要 适 当 ， 零件 。 不 易过 大 防止 变 形 。
点， 添 加 适 当的 合 金 元 素 ， 使 其 得 到 不 同组
现 的问题 ， 加工时需要考 虑以下因素 ：
根据 钛 合 金 的 特 点 和 切 削加 工 中 的 出 切 削 刃 强 度 。 （ ２ ） 粗车 时 ， 刃倾 角 ＝ －３ 。 ～一 ５ 。 ， 精 车
３ 。 ～０ 。 。 （ １ ） 切 削速 度 不 宜 太 高 。 实验 表 明切 削 时 刃倾 角 入＝一
性好等特 性 ， 但 钛 合 金 零 件 的 车 削 加 工 却
合金 加 工 难 ， 效率低。 我 们 对 钛 合 金 的 性 能 在车 削加 工 中 的 影 响 进 行 了 研 究 分 析 ， 得
力作 用 下 容 易 产 生 弯 曲 变 形 ， 引起 振 动 ， 加 进 给 量０ ． ３ ～０ ． ５ ｍｍ／ ｒ 。
度， 可在５ ５ ０℃ 以 下 工作 。
（ ４ ） 在 车 削薄 壁 工 件 和 精 加 工 时 ， 刀具 （ ４ ） ］ ／ １ １ 注 充 分 的 冷 却液 。 由于 钛 合 金 在 加工过程 中 ， 温度很高 ， 化学活性大 。 在 微 的 主偏 角不 易 过 小 。 在５ ｏ ０℃以 下 钛 合金 ， 钛 合 金 易 形 成致 量 切 削 时 ， 易出 现燃 烧 现 象 ， 所 以必 须 加 注 （ ５ ） 经清 洗 过 的 钛 合 金零 件 ， 要 防 止 油 １ ． ２ ． ２抗 腐 蚀 性 好
钛合金切削加工技术研究进展
钛合金切削加工技术研究进展摘要：钛合金具有比强度高、热强性好、耐腐蚀性高的特点，因此在航空领域得到广泛应用。
本文首先简要描述了钛合金相对其他金属材料的优势和其在航空领域的应用现状，然后从材料特性方面综述了其切削加工性的特点。
最后，根据钛合金加工过程中高温、高粘的特性优选刀具结构及材质，叙述了钛合金切削工艺研究现状。
关键词：钛合金；刀具；工艺钛及钛合金是国防、经济和技术发展的战略要素，它们被称为战略金属，21世纪的第三代金属，广泛应用在航空发动机和飞机制造业。
同其他金属结构材料比较，其具有三个显著优点：比强度高、热强性好、耐腐蚀性高。
金属钛及其合金作为结构材料具有许多吸引人的特性，但它们也有一个主要缺点，即初始成本较高。
其中，造成钛合金零件价格高的原因有很多，加工成本是主要原因之一。
因钛合金材料黏性大、温度高极易造成刀具磨损，为减小刀具损耗，往往加工速度比普通钢件低50%，如何优选加工刀具，提高钛合金材料的加工效率，成为钛合金切削加工领域的难题。
一、钛合金在航空领域的应用在航空制造领域的选材方面，通常从这几个方面入手：1、能够减轻飞机的重量。
钛合金具有较高的比强度(强度密度比)，使其拥有较低的密度(比钢低50%)和机械性能。
例如，在起落架结构中，由于钛合金具有更好的强度密度比，用钛合金替代高抗拉强度钢材可显著减轻重量。
2、具有抗腐蚀性。
与钢不同，钛合金不存在腐蚀问题，从而降低了定期维护成本，提高了资产利用率。
3、能够承受飞机在高速飞行中产生的热载荷。
钛合金的热膨胀系数不到铝合金的一半，比钢低约75%。
即使在较小的温度范围内，钢或铝合金的热膨胀系数也可能导致部件变形甚至断裂，钛合金则不会出现这种情况。
目前最为典型的钛合金材料Ti-6Al-4V合金，它是1954年美国研制成功的，由于它的耐热性、韧性、成形性、可焊性、耐蚀性和生物相容性均较好，成为钛合金工业中使用量高达75%~85%的钛合金，现在仍是航空应用的主体，其他许多钛合金都可以看作是Ti-6Al-4V的改型。
钛合金车削加工技术
钛合金车削加工技术摘要：钛合金具有比重小、热强度高，抗腐蚀性好等特性，广泛应用于航空、航天、化工等行业，但钛合金零件的车削加工却非常困难、加工效率低。
本文探讨了钛合金的车削加工措施，对如何加工这种用途广泛的难加工材料将有所帮助。
关键词：钛合金材料切削加工刀具材料刀具几何参数The processing Technology about turning on titanium alloyAbstract：Titanium has the proportion of small, high thermal strength ，corrosion resistance and other characteristics, used widely in aviation, aerospace, chemical and other industries, butthe turning of titanium parts is very difficult, the processing efficiency is low. This paper discusses the titanium turning strategy on how to process a wide range of difficult to machine materials for this purpose will be helpful.Key words：titanium alloy ，machining, Cutting tool materials, Cutting tool geometry parameters钛合金具有比重小、热强度高、抗腐蚀性好等特性，但钛合金零件的车削加工却非常困难，加工效率低。
所以怎么样攻克钛合金加工难，效率低。
我们对钛合金的性能在车削加工中的影响进行了研究分析，得出了以下钛合金车削加工策略，并在实际加工中取得了良好的效果。
浅谈钛合金的切削加工技术
・ １ ３ ３ ・
浅谈钛 合金 的切 削加工技术
丁 明 ） 有限公 司 ， 黑龙江 哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ６ ６ ）
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 ２ １ 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 ２ ０ ０ ｒ ｒ ｄ ｍ ｉ ｎ ； 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 １ ０ ０ ｍ ／ ｍｉ ｎ 。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 －２ ５ ３ ℃ ５ ０ ０ ￣ 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 ４ ８ ０ ｏ Ｃ ５ ４ ０ ｏ Ｃ，硬质合金 刀具 ５ ０ ℃ ～７ ５ ０ ℃。切削钛合金一般采用较低的切削速度 、 较大的 为 １ ６ ６ ０ ℃， 比铁高 ， 具有较 高的热强度 ， 可在 ５ ５ ０ ℃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 ２ ０ 般取 ０ ＝ １ ０ 。～ ２ ０ 。， 硬质合金拉刀 ０ ＝ ８ 。 一１ ５ 。。用 于外 拉的 １ ０ ｏ —ｌ ２ 。 ，校准齿后角 ｏ Ｌ ｋ＝ ８ ｏ ～１ ０ ｏ； 世纪 ５ ０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 ５ ５ Ｏ 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 ＝ １ ５ Ｗ／ （ ｎ １ ． 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 ／ １ ４ ， 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 ５ ０ ％。 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 ｆ １ ］ 徐 九华， 刘鹏 ， 傅 玉灿． 超硬 刀具高速切 削钛 合金研 究进展 ｆ Ｊ １ ． 航 空 ２ ０ １ １ （ １ ４ ） ． 上 电流和化学 处理 后 ， 会产生不 同的颜 色。尽管钛在 １ ０ ０ ￣ 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 Ｐ ｅ Ｂ Ｎ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 ６ ０ ０ ￣ Ｃ 以上 时， 钛 吸收氧形 【 Ｊ １ ． 超硬 材料 工程 ， ２ ０ １ ２ （ 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 ｆ ３ 】 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 ２ ０ １ １ （ ４ ） ． 生的硬脆表层深度可达 ０ ． １ —０ ． １ ５ ｍ ｍ， 硬化程度为 ２ ０ ％ ～３ ０ ％。 钛 术 ， 【 ４ ］ 储 开 宇． ２ １ 世 纪数控 机床 刀 具材料 的发 展［ Ｊ ］ ． 机 床 与液压 ， ２ ０ １ １ 的化学亲 和性也大 ， 易与摩擦表面产生粘附现象 。 （ １ ４ ） ． 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
钛合金铣削加工方法汇总
钛合金的各种属性使之成为具有强大吸引力的零件材料，但其中许多属性同时也影响着它的可加工性，钛合金铣削加工方法还是非常重要的。
一、钛合金铣削需要合适条件：1、与其他大多数金属材料加工相比，钛加工不仅要求更高，而且限制更多。
但是，如果选择适当的刀具并正确加以使用，并且按照钛加工要求将机床和配置优化到最佳状态，那么就完全可以满足这些要求，并获得令人满意的高性能和完美结果。
传统钛金属加工过程中碰到的许多问题并非不可避免，只要克服钛属性对加工过程的影响，就能取得成功。
2、钛具备优良的强度-重量比，其密度通常仅为钢的60%。
钛的弹性系数比钢低，因此质地更坚硬，挠曲度更好。
钛的耐侵蚀性也优于不锈钢，而且导热性低。
这些属性意味着钛金属在加工过程中会产生较高和较集中的切削力。
它容易产生振动而导致切削时出现震颤;并且，它在切削时还容易与切削刀具材料发生反应，从而加剧月牙洼磨损。
此外，它的导热性差，由于热主要集中在切削区，因此加工钛金属的刀具必须具备高热硬度。
二、稳定性是成功的关键所在：1、某些机加工车间发现钛金属难以有效加工，但这种观点并不代表现代加工方法和刀具的发展趋势。
之所以困难，部分是因为钛金属加工是新兴工艺，缺少可借鉴的经验。
此外，困难通常与期望值及操作者的经验相关，特别是有些人已经习惯了铸铁或低合金钢等材料的加工方式，这些材料的加工要求一般很低。
相比之下，加工钛金属似乎更困难些，因为加工时不能采用同样的刀具和相同的速率，并且刀具的寿命也不同。
2、即便与某些不锈钢相比，钛金属加工的难度也仍然要高。
我们固然可以说，加工钛金属必须采取不同的切削速度和进给量以及一定的预防措施。
其实与大多数材料相比，钛金属也是一种完全可直接加工的材料。
只要钛工件稳定，装夹牢固，机床的选择正确，动力合适，工况良好，并且配备具有较短刀具悬伸的ISO 50主轴，则所有问题都会迎刃而解——只要切削刀具正确的话。
3、但在实际铣削加工中，钛金属加工所需的条件不容易全部满足，因为理想的稳定条件并不总是具备。
钛合金材料切削加工技术
钛合金材料切削加工技术摘要：该文分析了钛合金材料特性及加工性能，阐述了钛合金切削加工中刀具材料、刀具几何角度、切削参数及切削液选用等方面的基本原则，总结了钛合金车削、铣削中通常应注意的问题及采取的工艺措施。
关键词：钛合金切削加工车削铣削钛合金材料因比强度高、密度低、耐腐蚀和耐高温等优良性能而被广泛应用在航空航天领域中。
但由于钛合金导热系数小、弹性模量低和化学活性大等特性，使得钛合金材料在加工时切削温度高，刀具磨损严重等，影响了钛合金的加工效率，因此如何提高钛合金的切削效率一直是航空航天行业迫切需要解决的难题。
1 钛合金材料的特性及加工性能（1）比强度高：钛合金密度小，强度高，其强度大于超高强度钢。
（2）导热性差：钛合金导热、导温系数小，热量难以从产生切屑区转移出去，致使刀具切削刃的温度更高，对刀具有强烈的磨损作用，降低了刀具耐用度。
（3）化学性能活泼：钛合金在高温情况下，与空气中的O、N、H等元素起化学反应形成加工硬化层，使切削加工困难；同时钛合金在加工时与刀具材料很容易产生亲和作用，发生粘结和扩散现象，导致刀具磨损加快。
（4）弹性模量小：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）耐腐蚀：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[1]。
2 钛合金材料切削加工的基本原则在加工过程中，所选用的刀具材料、刀具几何角度以及切削参数等都会影响钛合金切削加工的效率和经济性，其加工原则如下。
2.1 刀具材料刀具材料是影响切削加工重要因素，所以尽可能选用硬性好、耐磨性高的刀具材料，如硬质合金刀具、涂层刀具和高速钢刀具等，图1为硬质合金刀具和涂层刀具。
2.2 刀具几何角度切削难加工材料时，合适的刀具几何角度有助于充分发挥刀具的切削性能，提高切削效率。
切削钛合金时有三个变形区，如图2所示。
（1）基本变形区I：变形量大，切削力和切削热主要自该区域。
钛合金材料的切削加工
钛合金材料的切削加工
钛合金材料的切削加工
中国电科第三十八研究所制造部精密加工分厂(安徽合肥230031）张宁健
【期刊名称】金属加工：冷加工
【年(卷),期】2011(000)008
【总页数】2
1.钛合金的材料特性
钛合金的比强度(强度与重量比)在金属结构材料中是很高的，它的强度与钢材相当，但其重量仅为钢材的57%。
另外，钛及其合金的耐热性很强，在500℃的大气中仍能保持良好的强度和稳定性，短时间工作温度甚至还可更高些。
钛合金具有比重小、热强度高、热稳定性和抗腐蚀性好等特性，但该材料切削加工困难、加工效率低。
多年来，很多企业都在研究解决钛合金加工困难、加工效率低的技术难题。
2.钛合金难切削加工的几种可能因素
(1)材料中含有硬度很高的质点，硬度或高温硬度高，加工硬化大。
(2)导热性差，切削温度高。
(3)化学活性大，特别是高温强度大，易与刀具粘接，造成其切削加工性差。
(4)钛合金在300℃以上高温下极易与刀具材料产生亲和，切削时刀具材料中的一些元素不是溶于钛中，便是与钛起化学作用，造成导热性差，热扩散率很小，切削温度很高，钛合金的切削温度比45钢高1倍以上。
(5)钛合金切削力虽然不大，约为碳钢的75%。
但是切削钛合金时刀尖所受的应力却是切削碳钢时的15倍，造成钛合金加工硬化现象很严重，因而对切削加工性的影响也更大。
钛合金在数控车床上的切削加工
屑槽 及切削条 件等 ，目前在一 些大 的刀具 厂商样 本 中，
将碳钢与合金 钢类 被切削 材料按硬 度分 成软 钢 （ ８ ＜１０
ＨＢ ； １０～ ２ ０ Ｗ ；２ ０～３ ０ Ｂ ； ＞３ ０ Ｂ ； Ｗ） ８ ８ ＨＢ ８ ５Ｈ Ｗ ５Ｈ Ｗ
２７ ２５ Ｂ ０ ～ ５ Ｈ Ｗ，属易加工材料 ， 但经如下淬火 、回火处 理后 ， 硬度达到非常高 ，难以切削。
铝合金的 １ １，４ ／ ５ ５钢的 １５ ／ ，切削热不宜 散发 ，势 必造 成切削加工过程 中产生较大温差和热 应力 ，导致刀具磨
．． －． －． － ． －． －． －． －¨ － ． － ＋ －． －＋ － ． － － ． ． －． －＋ ＿ ． ．＋ －．
又如 Ｃ ＷＭｎ 种材料在退 火和正 火状态下 硬度 为 ｒ 这
损加快。
（）切削力小 钛 合金 的切削 力虽然 只有 ４ ３ ５钢 的 １２ １３ ／ ／ ，但其切削与前刀面接触 面积小 ，因此刀刃部 位承受的压力远远大于切削 ４ 钢 的压力 。 ５
（）化学性能活泼 ４
钛合金在 高温情况下 ，与空气
中的 Ｎ元素起化学反应 ，形成 ＴＮ加工硬化层 。 ｉ （）钛合金摩擦系数大 ，变形系数小 ５ 钛合金 切削
３ 钛合金在数控￣ － 中存在 的主要技术问题 ． ｊｒ ｎ
（）加工钛合金 时 ， １ 刀具磨 损较快 ，更换频 繁 ，有
时加 工一件 活就需要换一个 刀尖 ，严 重影响产 品表 面粗 糙度和尺寸精 度 ，极易产生废品 。 （ ）加工钛合金时 变形较大 ，尺寸不易控制 。 ２ （ ）钛合金加工时 ，易产生带状 切屑 ，易拉伤 工件 ３
嚣 。
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科技论坛钛合金的切屑加工工艺综述
裴东王波
（中国电子科技集团公司第十八研究所，天津300381
）１钛合金的切屑加工特点钛合金材料由于具有比重小、强度高，特别是在300~400℃高温下仍具有极高强度和抗蚀性等特点，已经成为航空航天工业中最重要的工程材料之一，获得了越来越广泛的应用。
但是，钛合金又是一种典型的难加工材料，切削性能很差。
与其它金属材料相比，钛合金有如下切削特点：1.1变形系数小。
这是钛合金切削加工的显著特点，由于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。
1.2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，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，造成刀具因磨损加剧而报废。
1.3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。
1.4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。
２切屑刀具的选择2.1刀具材料切削加工钛合金为降低切削温度和减少粘结，应选用高温硬度好、抗弯强度高、导热性能好、与钛合金亲和性差的刀具材料。
高速钢由于高温硬度低，耐热性差一般不作选择，但在其中参杂钒、
钴和铝等对高速钢进行改性后得到的高钒高速钢(如W12Cr4V4M o)、高
钴高速钢(如W2M o9Cr4VCo8)或铝高速钢(如W6M o5Cr4V2Al 、M 10M o4Cr4V3Al)等刀具材料，却适于制作切削钛合金的钻头、铰刀、
立铣刀、拉刀、丝锥等刀具。
硬质合金刀具应该是较为理想的选则，但其中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；YG 类硬质合金刀具材料有YG8、YG3、YG6X 等都是切屑钛合金的较好选择，一般适用于小批量产品的加工。
为了满足大批量钛合金产品的加工，最好选择有耐高温涂层的硬质合金刀具，减少由于刀具磨损而必须进行的换刀操作，提高加工效率。
2.2刀具参数2.2.1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°。
2.2.2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°。
2.2.3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°。
2.2.4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 =0°。
2.2.5刀尖圆弧半径r ε：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r ε=0.5～
1.5mm 。
车削时采用负倒棱(b γ=0.
03～0.05mm ，
γ01=-10°～0°)，
断(卷)屑槽的槽底
圆弧半径R n =6～8
mm 。
３切屑参数的选择
钛合金切削加工时，切屑参数的选择一般以采用较低的切削速度、较大的切削深度和进给量为原则。
较低的切削速度能够有效降
低切屑刃的温度。
有实验数据表明切屑刃在高温段的寿命相比低温段呈现非线性的急速下降，因此降低切屑速度能够延长刀具使用寿命，
提高加工效率。
较大的切削深度能够使刀刃避免由于钛合金变形系数小，使前刀面上的滑动摩擦路程大大增大而造成的刀具磨损。
同时由于冷硬现象的存在，较大切削深度使刀刃完全进入被切
削的钛合金表面内，有效以防止产生磨损或崩刃现象。
3.1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，切削速度应在刀具厂商提供的最佳切屑速
度的基础上通过试切试验适当调整。
3.2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=0.1～0.3mm/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<0.05mm/r 。
3.3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 =1～5mm 。
４切屑液的选择
切削钛合金时，最大的问题就是切屑温度过高对刀具寿命的影响。
为了降低切削温度，必须向切削区域内浇注大量的以冷却作用为主的切削液。
切削液应满足导热系数大、比热大、热容量大、汽化热大、汽化速度快、流量大、流速快等要求。
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。
极压乳化剂的配方见表1。
极压添加剂的水溶性切削液的配方为见表2。
对于钻孔、扩孔、铰孔、拉削、攻丝等工序，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 。
结束语钛合金的切屑加工时除了合理的选择刀具、切屑参数和切屑液等，
同时还应注意切削加工中不能停止走刀，避免引起钛合金的加工硬化而损坏刀具，特别是在铣屑加工时还应多采用顺铣方式，
有效降低刀刃温度。
这些工艺措施的采用都能有效的延长切屑刀具的寿命，极大提高钛合金的切屑加工效率。
摘要：论述了钛合金材料在切屑加工过程中的特点，分析了刀具、切屑参数和切削液等方面对钛合金切削加工的影响，总结了适于钛合金加工的切屑加工工艺。
关键词：钛合金；切屑；工艺；刀具；切屑液
95··。