在精密加工鈦合金材料時如何選擇刀具

     航空航天行業的精密加工對于材料的要求很高，為了滿足航空設備的特殊性和受航空航天環境的影響，鈦合金這種特殊材料在航空航天行業的應用較常見。

      鈦合金的比重小，決定了其質量小、硬度和熱強度高，耐高溫、耐海水和酸堿腐蝕等一系列優良的物理機械性能，使其不論在何種環境都可使用。另外，鈦合金的變形系數極小，因此在航天、航空、船舶、石油、化工等工業中有著廣泛的應用。正因為鈦合金具有與普通材料不一樣的特性，決定了它在精密加工中的難度很大。因鈦合金材料的變形系數小、切削溫度高、刀尖應力大、加工硬化嚴重，在切削加工時機床刀具容易磨損和崩刃，難以保證切削加工質量。那如何對其進行切削加工呢？

      鈦合金導熱系數小、切削溫度高、非標刀具磨損較大且耐用度低，因此應選用與鈦化學親和作用小、導熱系數高、強度大、晶粒度小的鎢鈷類硬質合金刀具，如YG8、YG3等。在車削加工鈦合金過程中，斷屑是加工中的難題，特別是純鈦的加工，為了達到斷屑目的，可將切削部分刃磨成全弧形的卷屑槽，前淺后深，前窄后寬，使切屑更容易向外排出，從而避免切屑纏繞在工件表面，造成工件表面劃傷。

      鈦合金切削變形系數小，刀—屑接觸的面積小，切削溫度高。為了減少切削熱的產生，所選用的硬質合金車刀前角不宜過大（一般取5-8°）；由于鈦合金的硬度高，為增大車刀的抗沖擊強度，不宜選擇過大的車刀后角（一般取5°）。為加強刀尖部分的強度，改善散熱條件，提高刀具的抗沖擊能力，采用絕對值較大的負刃傾角。在加工過程中，合理控制切削速度，不宜過快，并且使用鈦合金專用切削液冷卻，可有效提高刀具壽命，并選取合理的進給量。

      航空航天行業的鉆削加工比較常見，而鈦合金鉆削比較困難，常在加工過程中出現燒刀和斷鉆現象，主要是由于鉆頭刃磨不良、排屑不及時、冷卻不佳以及工藝系統剛性差等方面原因造成的。根據鉆頭直徑確定磨窄橫刃，寬度一般在0.5mm，以便減少軸向力和因阻力帶來的振動。同時，在距離鉆頭尖部5-8mm處，將鉆頭刃帶磨窄（留0.5mm左右），有利于鉆頭排屑。正確刃磨幾何形狀，兩切削刃保持對稱，可以防止鉆頭僅一面刀刃進行切削。如果切削力全部集中在一側，會使鉆頭過早磨損，甚至因打滑造成崩刃。始終要保持刀刃的鋒利，當刀刃變鈍時，應立即停鉆，重新刃磨鉆頭。如果用變鈍的鉆頭繼續強行鉆削，鉆頭會很快因摩擦高溫而燒傷、退火，致使鉆頭報廢。同時也使工件的硬化層加厚，為以后重新鉆孔增加了難度和修磨鉆頭的次數。按鉆孔深度要求，應盡量縮短鉆頭長度，加大鉆心厚度以增加剛性，防止在鉆孔時因抖動而造成崩刃。經實踐證明，對于φ15的鉆頭，150mm比195mm的壽命更長，所以選取合適的長度非常重要。

      通過上述兩種常用加工方式來看，鈦合金的加工相對來說比較困難，但經過正確加工還是可以加工出不錯的精密零件以及航空航天設備的鈦合金零件。