自1790年發現鈦元素以來，人類為了獲得它超凡的性能，開展了長達百年的艱辛探索。1910年人類第一次制得金屬鈦，但鈦合金的應用之路艱辛漫長(chang)，直到40年后的1951年才最終實(shi)現工(gong)業化生(sheng)產。

       鈦(tai)合(he)(he)金具有比強(qiang)度(du)高(gao)、耐腐蝕、耐高(gao)溫(wen)和抗疲勞等特點(dian)。同樣(yang)大小的鈦(tai)合(he)(he)金重量只是(shi)鋼的60%，但是(shi)卻比合(he)(he)金鋼的強(qiang)度(du)高(gao)。鈦(tai)合(he)(he)金由于(yu)良好的特性，在(zai)航空(kong)、航天(tian)、發電(dian)設備、核能、船舶(bo)、化工和醫(yi)療器械等領域中(zhong)得到(dao)了越來越廣泛的應用。

       鈦合金難加工原因

       鈦合金熱傳導率低、加工硬化嚴重、與刀具的親和性高、塑性變形小等4個特點是造成鈦合金難以加工的本質原因。其被切削指數只相當于易削鋼的20%。
       熱傳導率低
       鈦合金熱(re)(re)傳導率大約只有(you)45#鋼的16%左右，加工(gong)中熱(re)(re)量不能及時傳導出去，造成(cheng)切刃局部高溫(wen)（加工(gong)中的刀(dao)尖(jian)溫(wen)度是45#鋼的1倍(bei)以上），容易引發(fa)刀(dao)具(ju)擴散磨損。

       加工硬化嚴重

       鈦合金加工硬化(hua)現象明顯(xian)，表面硬化(hua)層相比(bi)不銹鋼要(yao)嚴重，會給后續加工造成一定的困(kun)難，比(bi)如(ru)，刀具邊界(jie)損傷增大。

       與刀具的親和性高

       與含鈦(tai)的(de)硬質合金粘(zhan)結嚴重。

       塑性變形小
       約為45鋼的彈性模量的1/2，故彈性恢復大，摩擦嚴重。同時，工件也容易發生裝夾變形。
       加工鈦合金的工藝訣竅
       在理解鈦合金加工機理的基礎上，加上以往的經驗，加工鈦合金的主要工藝訣竅如下：
       （1）采用正角型幾何形狀的刀片，以減少切削力、切削熱和工件的變形。
       （2）保持恒定的進給以避免工件的硬化，在切削過程中刀具要始終處于進給狀態，銑削時徑向吃刀量ae應為半徑的30%。
       （3）采用高壓大流量切削液，以保證加工過程的熱穩定性，防止因溫度過高導致工件表面變性和刀具損壞。
       （4）保持刀片刃口鋒利，鈍的刀具是熱集結和磨損的原因，容易導致刀具失效。
       （5）盡可能在鈦合金最軟的狀態加工，因為淬硬后材料變得更難加工，熱處理提高了材料的強度并增加刀片的磨損。
       （6）使用大的刀尖圓弧半徑或倒角切入，盡可能把更多的刀刃進入切削。這可以減少每一點的切削力和熱量，防止局部破損。在銑削鈦合金時，各切削參數中切削速度對刀具壽命的影響最大，徑向吃刀量（銑削深度）次之。
       從刀片入手解決鈦加工難題
       鈦合金加工時出現的刀片溝槽磨損是后面和前面在沿切削深度方向上的局部磨損，它往往是由于前期加工留下的硬化層所造成的。刀具與工件材料在加工溫度超過800℃的化學反應和擴散，也是形成溝槽磨損的原因之一。因為在加工過程中，工件的鈦分子在刀片的前面積聚，在高壓高溫下“焊接”到刀刃上，形成積屑瘤。當積屑瘤從刀刃上剝離時，將刀片的硬質合金涂層帶走，因此，鈦合金加工需要特殊的刀片材料和幾何形狀。
       適合鈦加工的刀具結構
       鈦合金加工的焦點是熱，大量高壓切削液要及時準確地噴射到切削刃上，才能夠快速地將熱量移除。市場上有專門用于鈦合金加工的銑刀獨特結構。

       從具體機械加工方式入手

       車削

       鈦合金產品車削，易獲得較好的表面(mian)粗糙度，加工硬化不(bu)嚴(yan)重(zhong)，但切削溫度高，刀具磨損快。針對這些(xie)特點，主(zhu)要在(zai)刀具、切削參數方面(mian)采取以下(xia)措施：

       刀具材料(liao)：根據工(gong)廠(chang)現有條(tiao)件選用YG6，YG8，YG10HT。

       刀具(ju)幾何參數：合適的刀具(ju)前后(hou)角、刀尖磨圓。

       較低的(de)切削(xue)速度(du)，適中的(de)進給量，較深的(de)切削(xue)深度(du)，充分(fen)冷(leng)卻，車(che)外圓時(shi)刀(dao)尖不(bu)能(neng)高于工件中心(xin)，否則容易扎刀(dao)，精車(che)及(ji)車(che)削(xue)薄壁件時(shi)，刀(dao)具主偏角(jiao)要大(da)，一般為75~90度(du)。

       銑削

       鈦合(he)金產品銑削比車削困難(nan)，因為(wei)銑削是(shi)斷(duan)續(xu)切(qie)削，并且(qie)切(qie)屑易與(yu)刀刃(ren)發生粘(zhan)結(jie)，當粘(zhan)屑的(de)刀齒再次切(qie)入(ru)工件時，粘(zhan)屑被碰掉并帶走一(yi)小塊刀具材料，形成崩刃(ren)，極大地(di)降低了刀具的(de)耐用度(du)。

       銑削方式：一般采用順銑。

       刀具材料：高速鋼M42。

       一般(ban)合金(jin)鋼的(de)加工均(jun)不采用(yong)順銑(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)，因機(ji)床絲杠(gang)、螺母間隙(xi)的(de)影響，順銑(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)時(shi)，銑(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)刀(dao)(dao)作用(yong)在(zai)工件上，在(zai)進(jin)給方向(xiang)上的(de)分力與進(jin)給方向(xiang)相(xiang)(xiang)同，易使工件臺產生間隙(xi)性(xing)竄動，造(zao)成打刀(dao)(dao)。對順銑(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)而言，刀(dao)(dao)齒開始切(qie)入就碰(peng)到(dao)硬皮而導致刀(dao)(dao)具破損。但由于(yu)逆銑(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)切(qie)屑是(shi)由薄到(dao)厚，在(zai)最初切(qie)入時(shi)刀(dao)(dao)具易與工件發生干摩(mo)擦，加重刀(dao)(dao)具的(de)粘屑和崩刃。為(wei)使鈦(tai)合金(jin)順利銑(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)削，還(huan)應注意相(xiang)(xiang)對于(yu)通用(yong)標準(zhun)銑(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)刀(dao)(dao)，前角(jiao)應減小(xiao)，后角(jiao)應加大(da)。銑(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)削速度宜低，盡量(liang)采用(yong)尖齒銑(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)刀(dao)(dao)，避免使用(yong)鏟齒銑(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)刀(dao)(dao)。

       攻絲

       鈦合金產品攻(gong)絲，因為切屑(xie)細小，易(yi)與(yu)刀(dao)刃及工件粘結，造成(cheng)加(jia)工表面(mian)粗糙度值大，扭矩大。攻(gong)絲時(shi)絲錐選(xuan)用不當(dang)(dang)及操作(zuo)不當(dang)(dang)極(ji)易(yi)造成(cheng)加(jia)工硬化，加(jia)工效率(lv)極(ji)低并時(shi)有絲錐折斷現象。

       需優先(xian)選用(yong)一(yi)絲(si)到位的跳牙絲(si)錐(zhui)(zhui)，齒數應較標準(zhun)絲(si)錐(zhui)(zhui)少，一(yi)般為(wei)2～3齒。切削(xue)(xue)錐(zhui)(zhui)角宜大(da)，錐(zhui)(zhui)度部(bu)分(fen)一(yi)般為(wei)3～4扣螺紋長度。為(wei)便(bian)于(yu)排屑，還(huan)可在切削(xue)(xue)錐(zhui)(zhui)部(bu)分(fen)磨出負傾角。盡量選用(yong)短(duan)絲(si)錐(zhui)(zhui)以增加絲(si)錐(zhui)(zhui)剛性(xing)。絲(si)錐(zhui)(zhui)的倒錐(zhui)(zhui)部(bu)分(fen)應較標準(zhun)的適當加大(da)，以減少絲(si)錐(zhui)(zhui)與(yu)工(gong)件的摩(mo)擦。

       鉸削

       鈦(tai)合金鉸削(xue)時刀具磨損不嚴(yan)重，使(shi)用硬質(zhi)合金和高(gao)速鋼(gang)鉸刀均可(ke)。使(shi)用硬質(zhi)合金鉸刀時，要采取類似鉆削(xue)的(de)工藝系(xi)統剛度(du)(du)(du)，防止鉸刀崩刃。鈦(tai)合金鉸孔(kong)時出現(xian)的(de)主要問題是鉸孔(kong)光潔(jie)度(du)(du)(du)不好，必須用油(you)石修(xiu)窄鉸刀刃帶(dai)寬度(du)(du)(du)，以免刃帶(dai)與孔(kong)壁粘結(jie)，但要保證足夠的(de)強(qiang)度(du)(du)(du)，一般刃寬在0.1～0.15mm為好。

       切削刃與(yu)校(xiao)準部分轉接(jie)處應為光滑(hua)圓弧(hu)，磨(mo)損后要及時修磨(mo)，并要求各齒圓弧(hu)大(da)(da)小一致；必要時可(ke)加大(da)(da)校(xiao)準部分倒錐。

       鉆削

       鈦(tai)合金鉆(zhan)削比較困(kun)難，常在加工(gong)(gong)過程中(zhong)出(chu)現燒(shao)刀和(he)斷鉆(zhan)現象。這主要是由于鉆(zhan)頭刃磨(mo)不(bu)(bu)良(liang)、排(pai)屑(xie)不(bu)(bu)及(ji)時、冷(leng)卻不(bu)(bu)佳以及(ji)工(gong)(gong)藝系統剛性差(cha)等幾方面原因(yin)造成的(de)。因(yin)此，在鈦(tai)合金鉆(zhan)削加工(gong)(gong)中(zhong)須注(zhu)(zhu)意合理(li)的(de)鉆(zhan)頭刃磨(mo)，大頂角、減少外緣前角、增大外緣后角，倒錐加至標準鉆(zhan)頭的(de)2～3倍(bei)。勤(qin)退(tui)刀并及(ji)時清(qing)除(chu)切屑(xie)，注(zhu)(zhu)意切屑(xie)的(de)形狀(zhuang)和(he)顏色(se)(se)。如鉆(zhan)削過程中(zhong)切屑(xie)出(chu)現羽狀(zhuang)或顏色(se)(se)變化時，表明鉆(zhan)頭已鈍，應及(ji)時換刀刃磨(mo)。

       鉆(zhan)模應(ying)固定(ding)在(zai)工(gong)作(zuo)臺上，鉆(zhan)模引導刀面宜貼近加(jia)工(gong)表面，盡量使(shi)用短(duan)鉆(zhan)頭(tou)。還有一個(ge)值得注意的問題是(shi)當采取手動進給(gei)時，鉆(zhan)頭(tou)應(ying)在(zai)孔(kong)中不進不退，否則(ze)鉆(zhan)刃摩擦加(jia)工(gong)表面，造成(cheng)加(jia)工(gong)硬化，使(shi)鉆(zhan)頭(tou)變鈍。

       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熱性差，使磨削區產生高溫，從而使鈦合金與磨料發生粘結(jie)、擴散以及(ji)強烈的(de)化(hua)學反(fan)應。粘屑和砂(sha)輪堵塞導(dao)致(zhi)磨削比顯著下降，擴散和化(hua)學反(fan)應的(de)結(jie)果(guo)，使工(gong)件(jian)被磨表面燒傷，導(dao)致(zhi)零件(jian)疲勞強度降低，這在磨削鈦合金鑄件(jian)時更為明(ming)顯。

       為(wei)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。
       鈦(tai)(tai)合(he)金材料(liao)的(de)切削(xue)加工，必須(xu)從刀具材料(liao)、切削(xue)液、加工工藝參(can)數方(fang)面進行控制(zhi)，才能(neng)提(ti)高(gao)鈦(tai)(tai)合(he)金材料(liao)加工的(de)綜合(he)效率。