1、鈦合金的材料特性

鈦合金產(chǎn)品的比強(qiáng)度在金屬結(jié)構(gòu)材料中是很高的，它的強(qiáng)度與鋼材相當(dāng)，但其重量僅為剛材的57% 。另外，鈦及其合金的耐熱性強(qiáng)，在500℃的大氣中仍能保持良好的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，短時(shí)間工作溫度甚至還可以高些。鈦合金具有比重小、熱強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性和抗腐蝕性好等特性，但該材料切削加工困難、加工效率低。所以怎么樣攻克鈦合金加工難，效率低得困難一直是我們的難題。

2、鈦材料的切削加工工藝

1）車削

鈦合金產(chǎn)品車削易獲得較好的表面粗糙度，加工硬化不嚴(yán)重，但切削溫度高，刀具磨損快。針對(duì)這些特點(diǎn)，主要在刀具、切削參數(shù)方面采取以下措施：

刀具材料：根據(jù)工廠現(xiàn)有條件選用YG6，YG8，YG10HT。

刀具幾何參數(shù)：合適的刀具前后角、刀尖磨圓。

較低的切削速度， 適中的進(jìn)給量，較深的切削深度，充分冷卻，車外圓時(shí)刀尖不能高于工件中心，否則容易扎刀，精車及車削薄壁件時(shí)，刀具主偏角要大，一般為75～90°。

2）銑削

鈦合金產(chǎn)品銑削比車削困難，因?yàn)殂娤魇菙嗬m(xù)切削，并且切屑易與刀刃發(fā)生粘結(jié)，當(dāng)粘屑的刀齒再次切入工件時(shí)，粘屑被碰掉并帶走一小塊刀具材料，形成崩刃，極大地降低了刀具的耐用度。金屬加工微信，內(nèi)容不錯(cuò)，值得關(guān)注。因此對(duì)鈦合金銑削采取了3點(diǎn)措施：

銑削方式：一般采用順銑。刀具材料：高速鋼M42。從工件裝夾及設(shè)備方面提高工藝系統(tǒng)剛性。

這里需要特別指出的是：一般合金鋼的加工均不采用順銑，因機(jī)床絲杠、螺母間隙的影響，順銑時(shí)，銑刀作用在工件上，在進(jìn)給方向上的分力與進(jìn)給方向相同，易使工件臺(tái)產(chǎn)生間隙性竄動(dòng)，造成打刀。對(duì)順銑而言，刀齒一開始切入就碰到硬皮而導(dǎo)致刀具破損。但由于逆銑切屑是由薄到厚，在最初切入時(shí)刀具易與工件發(fā)生干摩擦，加重刀具的粘屑和崩刃，就鈦合金而言，后一矛盾顯得更為突出。

此外，為使鈦合金順利銑削，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：相對(duì)于通用標(biāo)準(zhǔn)銑刀，前角應(yīng)減小，后角應(yīng)加大。;銑削速度宜低。;盡量采用尖齒銑刀，避免使用鏟齒銑刀;刀尖應(yīng)圓滑轉(zhuǎn)接;大量使用切削液。;為提高生產(chǎn)效率，可適當(dāng)增加銑削深度與寬度，銑削深度一般粗加工為1.5～3.0mm，精加工為0.2～0.5mm。

3）磨削

磨削鈦合金零件常見的問題是粘屑造成砂輪堵塞以及零件表面燒傷。其原因是鈦合金的導(dǎo)熱性差，使磨削區(qū)產(chǎn)生高溫，從而使鈦合金與磨料發(fā)生粘結(jié)、擴(kuò)散以及強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng)。粘屑和砂輪堵塞導(dǎo)致磨削比顯著下降，擴(kuò)散和化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，使工件被磨表面燒傷，導(dǎo)致零件疲勞強(qiáng)度降低，這在磨削鈦合金鑄件時(shí)更為明顯。

為解決這一問題，采取的措施是：選用合適的砂輪材料：綠碳化硅TL。稍低的砂輪硬度：ZR1。較粗的砂輪粒度：60。稍低的砂輪速度：10～20m/s。稍小的進(jìn)給量，用乳化液充分冷卻。

4）鉆削

鈦合金鉆削比較困難，常在加工過程中出現(xiàn)燒刀和斷鉆現(xiàn)象。這主要是由于鉆頭刃磨不良、排屑不及時(shí)、冷卻不佳以及工藝系統(tǒng)剛性差等幾方面原因造成的。因此，在鈦合金鉆削加工中須注意以下幾點(diǎn)：刀具材料：高速鋼M42，B201或硬質(zhì)合金。合理的鉆頭刃磨：加大頂角、減少外緣前角、增大外緣后角，倒錐加至標(biāo)準(zhǔn)鉆頭的2～3倍。勤退刀并及時(shí)清除切屑，注意切屑的形狀和顏色。如鉆削過程中切屑出現(xiàn)羽狀或顏色變化時(shí)，表明鉆頭已鈍，應(yīng)及時(shí)換刀刃磨。

加足切削液：一般用豆油，必要時(shí)可加法國OLTIP鉆孔攻絲專用油。提高工藝系統(tǒng)剛性：鉆模應(yīng)固定在工作臺(tái)上，鉆模引導(dǎo)宜貼近加工表面，盡量使用短鉆頭。還有一個(gè)值得注意的問題是：當(dāng)采取手動(dòng)進(jìn)給時(shí)，鉆頭不得在孔中不進(jìn)不退，否則鉆刃摩擦加工表面，造成加工硬化，使鉆頭變鈍。

5）鉸削

鈦合金鉸削時(shí)刀具磨損不嚴(yán)重，使用硬質(zhì)合金和高速鋼鉸刀均可。工廠常用的有W18Cr4V，M42，YW1，YG8，YG10HT等。使用硬質(zhì)合金鉸刀時(shí)，要采取類似鉆削的工藝系統(tǒng)剛度，防止鉸刀崩刃。金屬加工微信，內(nèi)容不錯(cuò)，值得關(guān)注。鈦合金鉸孔時(shí)出現(xiàn)的主要問題是鉸孔不光，可采取以下解決措施：用油石修窄鉸刀刃帶寬度，以免刃帶與孔壁粘結(jié)，但要保證足夠的強(qiáng)度，一般刃寬在0.1～0.15mm為好。

切削刃與校準(zhǔn)部分轉(zhuǎn)接處應(yīng)為光滑圓弧，磨損后要及時(shí)修磨，并要求各齒圓弧大小一致;必要時(shí)可加大校準(zhǔn)部分倒錐;兩次鉸削。粗鉸余量0.1mm，精鉸余量一般小于0.05mm;主軸轉(zhuǎn)速60r/min;鉸完退刀時(shí)，手鉸不能反轉(zhuǎn)退出，機(jī)鉸應(yīng)不停車退出鉸刀。

6）攻絲

鈦合金產(chǎn)品攻絲，特別是M6mm以下的小孔攻絲相當(dāng)困難。主要因?yàn)榍行技?xì)小，易與刀刃及工件粘結(jié)，造成加工表面粗糙度值大，扭矩大。攻絲時(shí)絲錐選用不當(dāng)及操作不當(dāng)極易造成加工硬化，加工效率極低并時(shí)有絲錐折斷現(xiàn)象。其解決辦法如下：

優(yōu)先選用一絲到位的跳牙絲錐，齒數(shù)應(yīng)較標(biāo)準(zhǔn)絲錐少，一般為2～3齒。切削錐角宜大，錐度部分一般為3～4扣螺紋長度。為便于排屑，還可在切削錐部分磨出負(fù)傾角。盡量選用短絲錐以增加絲錐剛性。絲錐的倒錐部分應(yīng)較標(biāo)準(zhǔn)的適當(dāng)加大，以減少絲錐與工件的摩擦。

加工螺紋底孔時(shí)，先粗鉆再用擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔，以減小底孔的加工硬化。對(duì)于螺距為0.7～1.5mm的螺紋，底孔尺寸可加工到國標(biāo)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)螺紋底孔的上差并允許再加大0.1mm。

如果不受螺孔位置及工件形狀限制，盡量采用機(jī)攻，避免手工攻絲進(jìn)給不勻、中途停頓而造成的加工硬化。

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