為(wei)(wei)什么(me)我們認(ren)為(wei)(wei)鈦合(he)金(jin)是一(yi)種難加(jia)工材料？因為(wei)(wei)對其加(jia)工機理(li)和(he)現象缺(que)乏深刻的認(ren)識。

1．鈦(tai)加(jia)工的物理現象

鈦合金加(jia)(jia)工(gong)時的切削(xue)力只是略(lve)高于同等硬度的鋼(gang)，但是加(jia)(jia)工(gong)鈦合金的物理現象比加(jia)(jia)工(gong)鋼(gang)要復雜得(de)多，從而使(shi)鈦合金加(jia)(jia)工(gong)面臨巨大的困難(nan)。

大多數的(de)(de)鈦合(he)金的(de)(de)熱(re)導率很低，只有(you)鋼的(de)(de)1/7，鋁的(de)(de)1/16。因此，在切(qie)削(xue)鈦合(he)金過程中產(chan)生的(de)(de)熱(re)量不會迅(xun)速(su)(su)傳遞給工件或被切(qie)屑帶(dai)走，而集聚在切(qie)削(xue)區(qu)域(yu)，所產(chan)生的(de)(de)溫度可高達1 000℃以上(shang)，使(shi)刀(dao)具的(de)(de)刃口迅(xun)速(su)(su)磨損、崩裂和生成積屑瘤，快速(su)(su)出現(xian)磨損的(de)(de)刀(dao)刃，又(you)使(shi)切(qie)削(xue)區(qu)域(yu)產(chan)生更多的(de)(de)熱(re)量，進一步縮短(duan)刀(dao)具的(de)(de)壽命。

切削過程中產生的(de)高溫同時破壞了鈦(tai)合金零件的(de)表面完整性，導致零件幾何精度下降(jiang)和(he)出現嚴重減少(shao)其疲勞強度的(de)加工(gong)硬化(hua)現象。

鈦(tai)(tai)合金的(de)(de)彈(dan)性(xing)(xing)對零件(jian)性(xing)(xing)能(neng)來說(shuo)可能(neng)是有益的(de)(de)，但是在切削(xue)過程(cheng)中，工(gong)件(jian)的(de)(de)彈(dan)性(xing)(xing)變(bian)形(xing)是產生(sheng)振(zhen)動(dong)的(de)(de)重(zhong)要原(yuan)因。切削(xue)壓力(li)使“彈(dan)性(xing)(xing)”的(de)(de)工(gong)件(jian)離開刀(dao)具和(he)反彈(dan)，從而使刀(dao)具與工(gong)件(jian)之間(jian)摩(mo)擦現象(xiang)大于切削(xue)作用。摩(mo)擦過程(cheng)也會產生(sheng)熱，加重(zhong)了鈦(tai)(tai)合金導熱性(xing)(xing)不(bu)良問(wen)題(ti)。

加(jia)(jia)工薄(bo)壁(bi)或環(huan)形(xing)等易變形(xing)零件時，這個問題(ti)就(jiu)更加(jia)(jia)嚴(yan)重，將鈦合金(jin)薄(bo)壁(bi)零件加(jia)(jia)工到預(yu)期(qi)的(de)尺寸精(jing)度不是一(yi)件容(rong)易的(de)事(shi)。因為隨著工件材料被刀具推開時，薄(bo)壁(bi)的(de)局部變形(xing)已經(jing)超(chao)出彈性(xing)范(fan)圍(wei)而產生塑性(xing)變形(xing)，切削(xue)點的(de)材料強度和硬度明顯(xian)增(zeng)加(jia)(jia)。此時，按照原先(xian)確定的(de)切削(xue)速(su)度加(jia)(jia)工就(jiu)變得過(guo)高，進(jin)一(yi)步導致刀具急劇(ju)磨損。

“熱”是鈦合金難加工的“罪魁禍首”！

2. 加工鈦合(he)金的工藝訣(jue)竅(qiao)

在理解鈦(tai)合金(jin)加工機(ji)理的(de)基礎(chu)上(shang)，加上(shang)以往的(de)經驗，加工鈦(tai)合金(jin)的(de)主要(yao)工藝訣竅如(ru)下：

(1) 采用正角(jiao)型幾何(he)形狀的刀片，以減少切(qie)削力、切(qie)削熱和工件(jian)的變形。

(2) 保持恒定的進給以避免工(gong)件的硬化，在切削(xue)過程中刀(dao)(dao)具(ju)要始終處于(yu)進給狀態(tai)，銑削(xue)時(shi)徑(jing)向吃刀(dao)(dao)量ae應為(wei)半(ban)徑(jing)的30%。

(3) 采用(yong)高壓大流量切(qie)削液，以保證加工(gong)過(guo)程的熱穩(wen)定(ding)性，防止因溫度過(guo)高導致工(gong)件表面變性和刀(dao)具損壞。

(4) 保持刀片刃口鋒利(li)，鈍(dun)的刀具(ju)是熱集結和磨損的原因，容易導致刀具(ju)失效。

(5) 盡可能在鈦(tai)合金最(zui)軟的狀態加(jia)工(gong)，因(yin)為淬(cui)硬(ying)后材料變(bian)得更難加(jia)工(gong)，熱處理提(ti)高了材料的強度(du)并增加(jia)刀片的磨損。

(6) 使用大(da)的刀尖圓弧半徑或倒角切(qie)(qie)(qie)入，盡可能(neng)把更(geng)多的刀刃進入切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)。這可以(yi)減少每(mei)一(yi)點(dian)的切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)力和熱量(liang)，防(fang)止局部(bu)破(po)損。在(zai)銑(xian)削(xue)(xue)鈦合金時，各切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)參數中切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)速(su)度對刀具壽(shou)命(ming)vc的影響最(zui)大(da)，徑向(xiang)吃刀量(liang)（銑(xian)削(xue)(xue)深度）ae次之。

3. 從刀(dao)片入手解決鈦加工難題(ti)

鈦(tai)合(he)金加(jia)(jia)工(gong)時(shi)出現的(de)刀(dao)片(pian)溝(gou)槽磨損是后面(mian)和(he)(he)前面(mian)在(zai)沿切削深度(du)方向上(shang)(shang)的(de)局部磨損，它(ta)往往是由于前期加(jia)(jia)工(gong)留下的(de)硬化層所造成的(de)。刀(dao)具(ju)與(yu)工(gong)件(jian)材料在(zai)加(jia)(jia)工(gong)溫(wen)度(du)超過(guo)800℃的(de)化學反應和(he)(he)擴(kuo)散(san)，也是形(xing)成溝(gou)槽磨損的(de)原因(yin)(yin)之一。因(yin)(yin)為在(zai)加(jia)(jia)工(gong)過(guo)程(cheng)中，工(gong)件(jian)的(de)鈦(tai)分子在(zai)刀(dao)片(pian)的(de)前面(mian)積聚，在(zai)高壓高溫(wen)下“焊接(jie)”到刀(dao)刃上(shang)(shang)，形(xing)成積屑(xie)瘤。當積屑(xie)瘤從刀(dao)刃上(shang)(shang)剝離(li)時(shi)，將刀(dao)片(pian)的(de)硬質合(he)金涂層帶(dai)走，因(yin)(yin)此，鈦(tai)合(he)金加(jia)(jia)工(gong)需(xu)要(yao)特殊的(de)刀(dao)片(pian)材料和(he)(he)幾何形(xing)狀。

4. 適合鈦(tai)加工的刀具(ju)結(jie)構

鈦(tai)合金(jin)加(jia)工(gong)的(de)焦(jiao)點是熱，大量高(gao)壓切(qie)削(xue)液要及時(shi)準確地(di)(di)噴射(she)到切(qie)削(xue)刃上(shang)，才(cai)能夠快速地(di)(di)將熱量移除。市場上(shang)有(you)專門用于鈦(tai)合金(jin)加(jia)工(gong)的(de)銑刀獨特結構。