钛合金加工分析

钛合金产品的比强度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，但钛合金材料切削加工困难、加工效率低。所以如何攻克钛合金加工难，效率低的问题一直是亟待解决的难题。

钛合金加工困难的原因

钛合金的导热系数小，因此在加工钛合金时切削温度很高，在相同条件下，加工TC4的切削温度比45号钢高出一倍以上，加工时产生的热量很难通过工件释放；钛合金的比热小，加工时局部温度上升快。因此，造成刀具的温度很高，刀尖急剧磨损，使用寿命降低。

钛合金弹性模量低，使已加工表面容易产生回弹，特别是薄壁零件的加工回弹更为严重，易引起后刀面与已加工表面产生强烈摩擦，从而磨损刀具和崩刃。

钛合金化学活性很强，高温下易与氧、氢、氮发生作用，使其强度增加，塑性下降，在加热和锻造过程中形成的富氧层使机械加工困难。

钛合金材料的切削加工原则

在加工过程中，所选用的刀具材料、切削条件以及切削加工时间都会影响钛合金切削加工的效率和经济性。

1.选用合理的刀具材料

针对钛合金材料的性能、加工方法、加工技术条件，合理地选用刀具材料。刀具材料应选择较常用、价格较低、耐磨性好、热硬性高，并具有足够韧性的材料。

2.改善切削条件

机床-夹具-刀具的系统刚性要好。机床各部分间隙要调整好，主轴的径向跳动要小。夹具装夹工作要牢固，要有足够刚性。刀具切削部分尽量要短，在容屑足够的情况下尽量加大切削刃厚度，提高刀具的强度和刚性。

3.对被加工材料进行适当的热处理

通过热处理来改变钛合金材料的性能和金相组织[iii]，达到改善材料切削加工性的目的。

4.选择合理的切削用量

切削速度要低。因为切削速度对切削刃的温度影响很大，切削速度越高，则切削刃温度剧增，切削刃温度的高低直接影响着刀具的寿命，所以要选择合适的切削速度。

（1） 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，减小工件与后刀面的摩擦，刀尖采用圆弧过渡刃以提高强度，避免尖角烧损和崩刃。要保持刀刃锋利，以保证排屑流畅，避免粘屑崩刃。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。 

（2）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。