為(wei)什(shen)么我們認(ren)(ren)為(wei)鈦合金是一種(zhong)難加(jia)工(gong)材料？因(yin)為(wei)對其加(jia)工(gong)機理和現象缺乏深(shen)刻的認(ren)(ren)識。

1．鈦(tai)加(jia)工的物理(li)現象(xiang)

鈦合(he)金(jin)(jin)加(jia)工時的(de)(de)切削力只(zhi)是略高于同(tong)等(deng)硬度的(de)(de)鋼，但是加(jia)工鈦合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)物(wu)理現(xian)象比加(jia)工鋼要(yao)復(fu)雜(za)得多，從而使鈦合(he)金(jin)(jin)加(jia)工面(mian)臨巨大的(de)(de)困(kun)難。

鈦合金板認為大多數的鈦合金的熱導率很低，只有鋼的1/7，鋁(lv)的1/16。因此，在切削鈦(tai)合金過程中產(chan)(chan)生的熱量不會(hui)迅(xun)速傳遞給工件或被(bei)切屑帶走(zou)，而集聚在切削區域，所(suo)產(chan)(chan)生的溫度可(ke)高(gao)達1 000℃以上(shang)，使刀具的刃(ren)口迅速磨(mo)損(sun)、崩裂和生成(cheng)積屑瘤，快(kuai)速出現磨(mo)損(sun)的刀刃(ren)，又(you)使切削區(qu)域產(chan)生更多的熱(re)量(liang)，進一步(bu)縮短刀具的壽(shou)命。

切削過程中(zhong)產生的高溫同時破壞了鈦合金零件的表面完(wan)整性，導致零件幾(ji)何(he)精度(du)下降和出現嚴重減少其疲勞強度(du)的加工硬化(hua)現象。

鈦合金的(de)(de)彈(dan)性(xing)對零件(jian)性(xing)能來說可能是(shi)(shi)有益的(de)(de)，但是(shi)(shi)在切削(xue)過(guo)程中，工件(jian)的(de)(de)彈(dan)性(xing)變形是(shi)(shi)產生振動(dong)的(de)(de)重要(yao)原因。切削(xue)壓力使(shi)“彈(dan)性(xing)”的(de)(de)工件(jian)離開(kai)刀(dao)具和(he)反彈(dan)，從而使(shi)刀(dao)具與工件(jian)之間(jian)摩擦(ca)現象(xiang)大(da)于切削(xue)作用(yong)。摩擦(ca)過(guo)程也(ye)會(hui)產生熱，加重了鈦合金導熱性(xing)不良問題。

加工(gong)(gong)薄壁(bi)或環形等(deng)易變形零(ling)件時(shi)(shi)，這(zhe)個問(wen)題就更加嚴重，將鈦合金(jin)薄壁(bi)零(ling)件加工(gong)(gong)到預期(qi)的尺寸精度(du)不是一件容易的事(shi)。因為隨著工(gong)(gong)件材(cai)(cai)料被刀具推開時(shi)(shi)，薄壁(bi)的局部變形已(yi)經超出彈(dan)性范圍而產生塑性變形，切(qie)削點(dian)的材(cai)(cai)料強度(du)和硬度(du)明顯增加。此時(shi)(shi)，按照原先確定的切(qie)削速度(du)加工(gong)(gong)就變得過高，進(jin)一步導致刀具急劇(ju)磨損(sun)。

“熱”是鈦(tai)合金難(nan)加工的(de)“罪(zui)魁禍首”！

2. 加工鈦(tai)合(he)金的工藝訣竅

在理解(jie)鈦合金(jin)加工(gong)機理的基礎上(shang)，加上(shang)以往的經驗，加工(gong)鈦合金(jin)的主(zhu)要(yao)工(gong)藝訣竅(qiao)如下：

(1) 采用正角型幾(ji)何形狀(zhuang)的刀片，以減少切削力、切削熱和工件(jian)的變形。

(2) 保持恒定的進給(gei)以(yi)避免(mian)工件的硬化，在切削(xue)過程中刀具要(yao)始終處于進給(gei)狀態，銑(xian)削(xue)時徑向(xiang)吃刀量(liang)a e應(ying)為半徑(jing)的30%。

(3) 采用高壓大流量切削液，以(yi)保證加工(gong)過程的熱穩定性，防止因溫度過高導致(zhi)工(gong)件表面變(bian)性和刀具損壞。

(4) 保持刀(dao)片刃口鋒(feng)利，鈍的刀(dao)具(ju)(ju)是(shi)熱集結和(he)磨(mo)損(sun)的原因，容(rong)易導致(zhi)刀(dao)具(ju)(ju)失效。

(5) 盡(jin)可(ke)能在鈦(tai)合金最軟的(de)狀態加工，因(yin)為淬硬后材料變得(de)更難加工，熱處理提高了(le)材料的(de)強度(du)并增加刀(dao)片的(de)磨(mo)損。

(6) 使(shi)用(yong)大的(de)(de)刀(dao)(dao)尖圓弧半徑或倒(dao)角切(qie)入(ru)，盡可(ke)能把更多的(de)(de)刀(dao)(dao)刃進(jin)入(ru)切(qie)削(xue)。這(zhe)可(ke)以減少每一(yi)點的(de)(de)切(qie)削(xue)力和熱量(liang)，防止局(ju)部破損。在(zai)銑(xian)削(xue)鈦合(he)金時(shi)，各切(qie)削(xue)參(can)數(shu)中(zhong)切(qie)削(xue)速度對(dui)刀(dao)(dao)具壽命vc的影(ying)響最大(da)，徑向吃刀(dao)量（銑(xian)削深度）ae次(ci)之(zhi)。

3. 從刀(dao)片入手解決鈦(tai)加工難題

鈦(tai)合(he)金(jin)加(jia)工(gong)(gong)時出(chu)現的(de)(de)(de)刀片溝槽(cao)磨(mo)損是后面(mian)(mian)和(he)前面(mian)(mian)在沿切削深度方向上的(de)(de)(de)局部磨(mo)損，它往往是由于前期(qi)加(jia)工(gong)(gong)留下的(de)(de)(de)硬化層所(suo)造成的(de)(de)(de)。刀具與工(gong)(gong)件材料在加(jia)工(gong)(gong)溫度超(chao)過800℃的化(hua)學反應和(he)(he)擴散，也是形(xing)成(cheng)溝槽磨損的原因(yin)之一(yi)。因(yin)為在加工(gong)過(guo)程中(zhong)，工(gong)件(jian)的鈦(tai)分子(zi)在刀片(pian)的前面積(ji)聚(ju)，在高壓(ya)高溫下“焊(han)接”到刀刃(ren)上(shang)(shang)，形(xing)成(cheng)積(ji)屑瘤。當(dang)積(ji)屑瘤從刀刃(ren)上(shang)(shang)剝(bo)離(li)時，將刀片(pian)的硬質合金(jin)涂層(ceng)帶走，因(yin)此，鈦(tai)合金(jin)加工(gong)需要特殊的刀片(pian)材料和(he)(he)幾何(he)形(xing)狀。

4. 適合鈦加工的刀具結構

鈦(tai)合金(jin)加工的焦點是熱，大量高壓切(qie)(qie)削液(ye)要(yao)及時(shi)準(zhun)確地(di)噴(pen)射到切(qie)(qie)削刃(ren)上，才能(neng)夠快(kuai)速地(di)將(jiang)熱量移除(chu)。市場上有(you)專門用(yong)于鈦(tai)合金(jin)加工的銑(xian)刀獨(du)特結構(gou)。