為什么我們(men)認為鈦合金是一種難(nan)加工材料？因為對其(qi)加工機理和現象缺乏深刻的認識。

1．鈦加工的物理現象

鈦合金板加工時的切削力只是略高于同等硬度的鋼，但是加工鈦合金的物理現象比加工鋼要復雜得多，從而使鈦合金加工面臨巨大的困難。

大多數的(de)鈦合金的(de)熱導率很低(di)，只有鋼的(de)1/7，鋁的(de)1/16。因此，在切削鈦合金(jin)過(guo)程(cheng)中產(chan)生的熱量不會(hui)迅(xun)速傳遞(di)給工(gong)件或被切屑帶(dai)走，而集聚在切削區(qu)域，所產(chan)生的溫度可高達1 000℃以(yi)上(shang)，使刀具的(de)刃口迅(xun)速磨損、崩裂(lie)和生成積屑瘤，快速出現磨損的(de)刀刃，又使切(qie)削區域(yu)產生更多(duo)的(de)熱量，進(jin)一(yi)步縮短刀具的(de)壽命。

切削過程中產生的(de)高(gao)溫同時破壞了鈦(tai)合金零件的(de)表面完整性(xing)，導致零件幾何精度下降和(he)出現(xian)嚴(yan)重減少其疲勞(lao)強度的(de)加工硬化現(xian)象(xiang)。

鈦合金的彈性(xing)對零件性(xing)能來說可能是(shi)(shi)有(you)益的，但(dan)是(shi)(shi)在切削過(guo)程(cheng)中(zhong)，工件的彈性(xing)變形(xing)是(shi)(shi)產(chan)生振動的重要原因(yin)。切削壓力使“彈性(xing)”的工件離開(kai)刀具和反彈，從而(er)使刀具與工件之間摩擦現象大于切削作(zuo)用。摩擦過(guo)程(cheng)也(ye)會產(chan)生熱(re)，加重了(le)鈦合金導熱(re)性(xing)不良問題。

加(jia)工(gong)薄壁或(huo)環(huan)形(xing)(xing)(xing)等(deng)易變(bian)形(xing)(xing)(xing)零件(jian)(jian)時(shi)，這個問題就更加(jia)嚴重，將鈦(tai)合金薄壁零件(jian)(jian)加(jia)工(gong)到預期的(de)(de)尺寸精度不(bu)是一件(jian)(jian)容易的(de)(de)事。因為隨(sui)著(zhu)工(gong)件(jian)(jian)材(cai)料被刀具推(tui)開時(shi)，薄壁的(de)(de)局(ju)部變(bian)形(xing)(xing)(xing)已經超(chao)出彈性范圍而產生塑性變(bian)形(xing)(xing)(xing)，切削點(dian)的(de)(de)材(cai)料強度和硬度明(ming)顯增加(jia)。此時(shi)，按(an)照原先確定的(de)(de)切削速(su)度加(jia)工(gong)就變(bian)得過高，進一步導致(zhi)刀具急劇(ju)磨損。

“熱”是鈦合金難加工的“罪魁(kui)禍首”！

2. 加工鈦合金(jin)的(de)工藝訣竅

在(zai)理解鈦(tai)合金加(jia)(jia)工機理的基礎上，加(jia)(jia)上以往的經驗，加(jia)(jia)工鈦(tai)合金的主要(yao)工藝訣竅如下(xia)：

(1) 采用正角型幾(ji)何形狀的刀片(pian)，以減(jian)少切(qie)削(xue)力、切(qie)削(xue)熱和(he)工(gong)件(jian)的變形。

(2) 保持(chi)恒(heng)定的(de)進給以避免工(gong)件(jian)的(de)硬化(hua)，在切削過程中刀具要(yao)始終(zhong)處(chu)于進給狀態，銑削時(shi)徑向吃刀量a e應為半徑(jing)的30%。

(3) 采用高(gao)(gao)壓大流量(liang)切削(xue)液，以保證(zheng)加(jia)工過(guo)程(cheng)的熱穩定性，防止(zhi)因溫度過(guo)高(gao)(gao)導致工件(jian)表面變性和刀具損壞(huai)。

(4) 保持刀片刃(ren)口鋒利，鈍的(de)刀具是熱集結(jie)和磨損的(de)原因，容易導致刀具失(shi)效。

(5) 盡可能在(zai)鈦(tai)合(he)金(jin)最軟的(de)狀態加工，因為淬硬后材料變得更難(nan)加工，熱處(chu)理提高了(le)材料的(de)強度并增加刀片(pian)的(de)磨(mo)損。

(6) 使用大的(de)刀(dao)尖(jian)圓弧半徑或倒角切(qie)入，盡可能把更多的(de)刀(dao)刃(ren)進入切(qie)削。這可以減少每一點(dian)的(de)切(qie)削力和熱量(liang)，防止局部破損。在銑削鈦(tai)合金時，各切(qie)削參數中切(qie)削速度對刀(dao)具壽命vc的影響(xiang)最大，徑(jing)向(xiang)吃刀量（銑削深度）ae次之(zhi)。

3. 從刀片入(ru)手解決鈦加工難題(ti)

鈦合金加工(gong)時出(chu)現(xian)的(de)(de)刀片溝槽磨損是后面和(he)前面在(zai)沿(yan)切(qie)削深(shen)度方向上的(de)(de)局部磨損，它往往是由(you)于前期加工(gong)留下的(de)(de)硬化層所造成的(de)(de)。刀具與工(gong)件材料在(zai)加工(gong)溫度超過800℃的化學(xue)反應和擴散，也是形(xing)成溝槽磨(mo)損(sun)的原因之一。因為在加工(gong)過(guo)程中，工(gong)件的鈦分子在刀片(pian)的前面積聚，在高(gao)壓高(gao)溫(wen)下“焊接”到刀刃上，形(xing)成積屑瘤。當積屑瘤從刀刃上剝離時，將刀片(pian)的硬質(zhi)合金涂層帶(dai)走，因此，鈦合金加工(gong)需要特(te)殊(shu)的刀片(pian)材料和幾何形(xing)狀(zhuang)。

4. 適合鈦(tai)加工(gong)的刀具結(jie)構

鈦合金加(jia)工的(de)焦點是熱，大量(liang)高壓切(qie)削液要及時準確地噴射到切(qie)削刃上(shang)，才(cai)能夠快(kuai)速(su)地將熱量(liang)移除。市場上(shang)有專(zhuan)門用于鈦合金加(jia)工的(de)銑(xian)刀獨特結(jie)構(gou)。