为(wei)什么(me)我们(men)认为(wei)钛(tai)合(he)金(jin)是(shi)一种(zhong)难(nan)加(jia)工材料(liao)？因(yin)为对其(qi)加工机理和(he)现(xian)象缺(que)乏(fa)深刻(ke)的认(ren)识。
1、钛(tai)加工的物理(li)现(xian)象(xiang)
钛合(he)金加(jia)工(gong)时的(de)切削(xue)力只(zhi)是略高(gao)于(yu)同(tong)等(deng)硬(ying)度(du)的(de)钢，但是(shi)加(jia)工(gong)钛合金(jin)的物(wu)理现(xian)象(xiang)比加工钢要(yao)复(fu)杂得多(duo)，从(cong)而(er)使钛合金(jin)加工(gong)面(mian)临巨大的困难(nan)。
为(wei)什么我们认为(wei)钛合(he)金(jin)是一种(zhong)难(nan)加(jia)工(gong)材(cai)料？因对(dui)其加工(gong)机理缺(que)乏(fa)认(ren)识。大多(duo)数的钛(tai)合(he)金(jin)的热导(dao)率很低，只(zhi)有(you)钢(gang)的(de)1/7，铝的(de)1/16。因此，在切(qie)削钛(tai)合(he)金过程中产(chan)生(sheng)的(de)热(re)量(liang)不(bu)会(hui)迅(xun)速(su)传递给(gei)工件(jian)或(huo)被切(qie)屑带走(zou)，而集(ji)聚(ju)在(zai)切(qie)削(xue)区域(yu)，所产生(sheng)的温度可高(gao)达1 000℃以(yi)上(shang)，使刀具的刃口(kou)迅(xun)速磨(mo)损、崩裂(lie)和(he)生(sheng)成(cheng)积屑瘤，快速(su)出现(xian)磨损的刀刃(ren)，又使(shi)切(qie)削(xue)区(qu)域产生更(geng)多的热量，进一(yi)步缩(suo)短(duan)刀(dao)具的(de)寿命。
切削(xue)过程(cheng)中(zhong)产(chan)生的(de)高(gao)温同(tong)时(shi)破坏了钛合金(jin)零(ling)件的(de)表面完整(zheng)性(xing)，导(dao)致零件(jian)几何(he)精(jing)度下降(jiang)和(he)出现严重减少其疲劳强(qiang)度的(de)加工(gong)硬化(hua)现(xian)象(xiang)。
钛合金(jin)的弹性对(dui)零件性(xing)能(neng)来(lai)说(shuo)可(ke)能(neng)是(shi)有益(yi)的(de)，但是(shi)在切削过(guo)程中(zhong)，工(gong)件(jian)的弹(dan)性(xing)变(bian)形是(shi)产生振动(dong)的重要(yao)原(yuan)因。切(qie)削压力使(shi)“弹(dan)性”的工(gong)件(jian)离开(kai)刀(dao)具(ju)和(he)反(fan)弹，从(cong)而使刀(dao)具与工(gong)件(jian)之间(jian)摩擦现象(xiang)大于切(qie)削(xue)作用。摩擦过程也(ye)会产(chan)生热，加(jia)重(zhong)了钛合(he)金导(dao)热性(xing)不良(liang)问(wen)题。
加工(gong)薄(bao)壁或环(huan)形等易(yi)变形(xing)零(ling)件时，这个问(wen)题就(jiu)更加严(yan)重，将(jiang)钛(tai)合金薄壁(bi)零(ling)件(jian)加工到预期的(de)尺寸(cun)精(jing)度(du)不是一件(jian)容易(yi)的(de)事(shi)。因(yin)为(wei)随(sui)着(zhe)工(gong)件材(cai)料(liao)被(bei)刀(dao)具(ju)推(tui)开(kai)时，薄(bao)壁(bi)的(de)局(ju)部变形已经(jing)超(chao)出弹(dan)性(xing)范(fan)围(wei)而(er)产(chan)生塑(su)性变形(xing)，切(qie)削(xue)点的材料强(qiang)度(du)和硬(ying)度明(ming)显增加。此(ci)时(shi)，按(an)照(zhao)原(yuan)先确(que)定(ding)的(de)切削速(su)度(du)加工(gong)就(jiu)变得(de)过(guo)高，进(jin)一步(bu)导致(zhi)刀具(ju)急剧磨(mo)损。
“热”是(shi)钛合(he)金难加工(gong)的(de)“罪魁祸首”！
2、加工(gong)钛合金(jin)的工艺诀(jue)窍(qiao)
在理解(jie)钛合(he)金加工机理(li)的(de)基(ji)础(chu)上(shang)，加(jia)上以往的(de)经(jing)验(yan)，钛(tai)加(jia)工(gong)件的(de)主要工艺诀窍如下：
(1) 采(cai)用正(zheng)角(jiao)型几(ji)何(he)形状的刀(dao)片(pian)，以减(jian)少切削力、切削热和工(gong)件的变(bian)形。
(2) 保(bao)持恒定的进给以(yi)避免(mian)工(gong)件(jian)的硬化(hua)，在切削过(guo)程(cheng)中刀具(ju)要始(shi)终(zhong)处于进(jin)给(gei)状(zhuang)态，铣(xi)削(xue)时径向(xiang)吃刀量(liang)a e应(ying)为半(ban)径的30%。
(3) 采(cai)用(yong)高压(ya)大流量(liang)切削液(ye)，以保证加工(gong)过程(cheng)的热(re)稳定性，防止(zhi)因温(wen)度过高(gao)导致工件(jian)表面变性(xing)和刀(dao)具损坏。
(4) 保持刀(dao)片刃(ren)口锋(feng)利，钝(dun)的(de)刀具(ju)是(shi)热集(ji)结(jie)和磨损的(de)原因(yin)，容易(yi)导致(zhi)刀(dao)具失(shi)效。
(5) 尽可(ke)能(neng)在(zai)钛合(he)金(jin)最软(ruan)的状(zhuang)态(tai)加(jia)工(gong)，因为(wei)淬(cui)硬后(hou)材(cai)料变得(de)更难(nan)加工(gong)，热处(chu)理提(ti)高了(le)材(cai)料的强(qiang)度并增加(jia)刀片(pian)的磨(mo)损(sun)。
(6) 使(shi)用(yong)大的刀尖圆弧半(ban)径或倒角切(qie)入，尽(jin)可(ke)能把更(geng)多的(de)刀(dao)刃(ren)进(jin)入切削。这(zhe)可以(yi)减(jian)少(shao)每一点的(de)切削(xue)力(li)和热量(liang)，防(fang)止局部破(po)损(sun)。在铣(xi)削(xue)钛(tai)合(he)金时，各(ge)切(qie)削(xue)参数中(zhong)切(qie)削(xue)速度(du)对刀(dao)具(ju)寿命vc的影响(xiang)最大，径(jing)向(xiang)吃刀量（铣削(xue)深(shen)度）ae次(ci)之(zhi)。
3、从(cong)刀(dao)片(pian)入(ru)手解决(jue)钛(tai)加工难(nan)题(ti)
钛(tai)合(he)金(jin)加工时(shi)出(chu)现(xian)的(de)刀片(pian)沟槽磨损(sun)是后(hou)面(mian)和(he)前面(mian)在沿切(qie)削(xue)深(shen)度方向(xiang)上(shang)的(de)局部(bu)磨损，它(ta)往往是由于(yu)前期(qi)加工(gong)留(liu)下(xia)的硬化层所(suo)造成的。刀(dao)具(ju)与工件材料在加(jia)工温度(du)超过800℃的(de)化(hua)学反(fan)应(ying)和扩(kuo)散(san)，也是(shi)形(xing)成沟(gou)槽(cao)磨损的(de)原因之(zhi)一。因为在加工(gong)过(guo)程中，工件(jian)的(de)钛(tai)分子(zi)在刀(dao)片(pian)的前面(mian)积(ji)聚，在高压(ya)高(gao)温(wen)下(xia)“焊(han)接(jie)”到刀(dao)刃(ren)上，形成(cheng)积屑瘤(liu)。当(dang)积屑(xie)瘤从刀刃(ren)上剥离(li)时(shi)，将(jiang)刀(dao)片的硬(ying)质(zhi)合(he)金涂(tu)层带走，因此(ci)，钛(tai)合(he)金加工需(xu)要(yao)特殊的(de)刀片材(cai)料(liao)和几(ji)何形(xing)状。
4、适(shi)合(he)钛(tai)加(jia)工(gong)的刀具(ju)结(jie)构
钛合金加工(gong)的(de)焦(jiao)点(dian)是(shi)热，大量(liang)高压切削(xue)液要及时准(zhun)确(que)地喷(pen)射(she)到(dao)切(qie)削刃上，才(cai)能(neng)够(gou)快速(su)地将热(re)量(liang)移(yi)除(chu)。市(shi)场上(shang)有专(zhuan)门(men)用(yong)于(yu)钛合(he)金加工(gong)的铣(xi)刀独特结构(gou)。
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