鈦合金的特點(diǎn)
鈦合金的優(yōu)點(diǎn)：①重量輕；②比強(qiáng)度高；③耐金屬疲勞；④化學(xué)性能穩(wěn)定。 鈦合金的缺點(diǎn)：①切削加工性差；②溫度超過400℃則強(qiáng)度降低（因此用于發(fā)動機(jī)的低溫部分）。 鈦合金難切削的主要原因：①熱傳導(dǎo)率低，刀尖易聚熱；②切削熱引起的高溫造成粘結(jié)，導(dǎo)致刀具壽命降低；③與鋼相比，鈦合金彈性模量小，回彈效應(yīng)可能引起高頻顫振、擦痕和加工誤差等問題。
鈦合金的加工方法 （1）將刀尖溫升控制到***小程度 ①切削速度不宜過高（40～60m/min） 切削速度過高會產(chǎn)生大量切削熱，導(dǎo)致刀具壽命降低，因此應(yīng)避免采用過高的切削速度。 ②縮短刀具與工件的接觸時間 刀具與工件接觸時間越長，產(chǎn)生的熱量就越多，會導(dǎo)致刀具壽命降低。而刀具直徑越大，接觸時間就越長，因此在允許的范圍內(nèi)，應(yīng)盡可能使用小直徑刀具。 ③不宜加大切削寬度 切削寬度越大，接觸時間越長，會增加發(fā)熱量。因此，加工時不宜加大切削寬度，而通過增加切削長度來提高加工效率。使用長刃刀具等對于粗加工很有效。切削寬度小的臺肩銑削能減少切削熱，使提高切削速度成為可能。 ④使用45°主偏角刀具 只要工件形狀允許，應(yīng)盡可能使用45°主偏角的刀具，以減薄切屑，延長刀具壽命。 ⑤充分使用切削液，提高冷卻效果 充分使用切削液，尤其是15MPa以上的超高壓切削液，以降低刀尖溫度、改善切屑處理效果、防止產(chǎn)生積屑瘤。從而能夠提高切削速度和生產(chǎn)率。 （2）提高刀具剛性 通過縮短刀具懸伸長度、增大刀具直徑，可提高刀具剛性、減小刀具撓曲度。在因工件形狀必須采用較大懸伸量的場合，應(yīng)用插銑加工也很有效。 （3）鋸齒切削刃刀具的使用 由于鋸齒切削刃可減小接觸寬度，從而可減少熱量的產(chǎn)生。此外，切削液可從鋸齒之間到達(dá)被切削面，因此鋸齒切削刃刀具對鈦合金的加工十分有效。 （4）鈦合金加工對刀具的要求 ①加大刀具前角（減少切削熱的產(chǎn)生）；提高刀具剛性。 ②使用鋒利的切削刃；防止發(fā)生粘結(jié)。 ③選用與被切削材料親和力低的刀片材料。 ④選用能抗崩刃和打刀、韌性和耐熱性好的刀具材料（M類）。 ⑤選用鋸齒型刃口刀具（可用于粗加工）。 鈦合金加工實(shí)例 （1）ISCAR公司風(fēng)火輪銑刀加工鈦合金實(shí)例 風(fēng)火輪銑刀是具有鋸齒刃口的圓刀片。加工條件：工件材料：Ti-6Al-4V；使用刀具：銑刀型號FRW
D34A50-04-22-16，刀片型號RCMT1607-FW-F20 IC908；懸伸長度：200mm；切削條件：切削速度55m/min，切削寬度40mm，切削深度3mm，進(jìn)給速度98mm/min。與普通圓刀片相比的功率與排屑量如下：風(fēng)火輪刀片：所需功率0.3kW，排屑量33.0cc/kW；圓刀片：所需功率0.57kW，排屑量17.5cc/kW。與相同材質(zhì)的圓刀片相比，鋸齒刃刀具每千瓦的排屑量增加了49%。即使進(jìn)給速度提高到原來的2倍（196mm/min），仍可得到相同的結(jié)果。此外，切屑也被分割得更細(xì)，刀具不易崩刃，刃口狀況良好。 （2）超高壓切削油使用實(shí)例 使用ISCAR公司的CUT GRIP硬質(zhì)合金切槽刀并采用超高壓切削油加工壓縮機(jī)殼體時的加工條件：工件材料：Ti-6Al-4V；使用刀具：刀桿型號BHC8，刀片型號GIPY8.00-4.00IC20；切削條件：切削速度100m/min，進(jìn)給量0.2～0.25mm/r，切深0.5mm；加工要求：精加工。切削速度從過去的30m/min提高到150m/min，加工時間縮短為原來的1/3。同時，大幅度改善了切屑處理效果，減少了因粘結(jié)引起的突發(fā)性打刀，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定加工。 （1）刀具材料的合理選擇問題。 解決難加工材料高效加工的首要問題是合理選擇刀具材料，當(dāng)前生產(chǎn)中選擇刀具一般根據(jù)類比和廠商推薦，選擇范圍有限。采用標(biāo)準(zhǔn)的耐用度試驗(yàn)方法大范圍地選擇刀具時，工件材料和時間的消耗極大，技術(shù)上難以實(shí)施。***近Yuan 等[39]根據(jù)上百條磨損曲線的統(tǒng)計(jì)分析，提出一種基于刀具初期磨損的刀具快速篩選技術(shù)，可以在幾天之內(nèi)消耗幾kg工件材料，從20 多種廠家推薦的刀具中篩分出適用刀具、備選刀具、淘汰刀具，篩選的置信度達(dá)90%以上。 （2）切削參數(shù)的選擇問題。 鈦合金切削加工性方面的研究成果推廣應(yīng)用不足，生產(chǎn)中缺乏合理的切削參數(shù)，切削參數(shù)的選擇憑經(jīng)驗(yàn)、憑類比，而很少以科學(xué)、系統(tǒng)的試驗(yàn)結(jié)果為依據(jù)。國外刀具供應(yīng)商推薦的參數(shù)雖然可能經(jīng)過較系統(tǒng)的試驗(yàn)，但由于試驗(yàn)條件與國內(nèi)生產(chǎn)環(huán)境的差異，所推薦的切削參數(shù)未必適用。（3）加工成本的構(gòu)成問題。 加工成本構(gòu)成的差異也是造成我國鈦合金切削速度普遍偏低的主要原因之一。
