引言

钛合金资料是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，，因其拥有强度高、、耐蚀性好、、耐热性高档 利益而被宽泛用于各个领域。钛合金不仅是航天航空工业中不成短缺的重要结构资料，，其在民用领域也得到 了宽泛的利用。在船舶行业中，，钛合金重要用于耐压客体、、螺旋桨、、浆轴、、各类管接头、、冷却器、、冷凝器、、 发起机部件、、起落装置及发射装置等。在医疗行业，，钛合金被以为是很好的医用金属资料，，常被用作植入人 体的金属植入物等[1]。很多国度都意识到钛合金资料的重要性，，并相继对其进行钻研开发，，得到了很好的 现实利用。固然钛合金拥有强度高、、密度小、、机械机能好、、韧性和抗蚀机能很好等利益，，但因其加工成本高 ，，使得其在行业中的发展受到制约。造成加工成本高的成分有两个方面:一方面钛合金切削时摩擦力大、、温 度高、、刀具磨损严重，，需选取高机能刀具，，因而大幅提高了其制作用度；；；另一方面切削钛合金的速度比切削 钢的速度低50％以上。而典型钛合金的切除率仅为通常钢件的25％左右，，故加工钛合金零件所破费的功夫大 约是钢件加工的4倍，，极大地降低了出产效能，，提高了出产成本[2－6]。但钛合金难于切削加工不仅仅在于 其硬度，，关键在于其自身化学、、物理、、力学机能综合作用对切削加工机能的影响。

通常情况下，，高精度的销轴加工步骤重要是先车削留0.1mm左右余量，，再进行磨削。由于钛合金自身的 个性，，在磨削过程中，，零件理论不只容易产生硬化，，并且陪伴着温度的升高，，零件理论还会出现裂纹，，从而 影响理论质量。为相识决这一问题，，选取以车代磨的加工步骤，，通过粗车、、半精车、、精车直接车至图纸尺寸 要求，，且使用YG系列刀具资料。此步骤固然能使加工质量相对满足零件要求所需，，但也存在着诸多不及，， 如:刀具使用寿命较短；；；刀具抗冲击力较差；；；加工效能较低等。

笔者以TC4钛合金轴?20棒料为例，，使用高钴高速钢(W2Mo9Cr4VCo8)刃磨刀具，，经过屡次试验，， 通过合理选择刀具参数、、切削参数、、切削液等一系列具体措施，，解决了钛合金在车削中过程中的技术性难题 ，，相比YG系列刀具资料而言，，该刀具拥有肯定的优势，，不仅保障了零件加工质量，，还提高了出产效能，，降 低了出产成本。

1、、资料分析

钛是一种新型罕见金属，，其机能与杂质含量有关，，重要杂质蕴含碳、、氮、、氢、、氧等。最纯的钛就是碘化 钛，，其杂质含量不超过0.1％，，当前工业所用纯钛，，其纯度为99.5％，，机能如表1所列。纯钛的特点为重量轻 ，，强度、、硬度高，，拥有金属光泽。

TC4钛合金是一种银白色的双相合金，，其成分如表2所列。它综合机能和组织不变机能较好，，并拥有优良 的韧性、、塑性和抗高温变形能力。通过热处置可进一步提升其综合机能，，热处置后其强度可提高50％~100％ ，，能在500℃左右持续维持优良的机械机能，，也能在-196℃~-253℃低温下仍有较好的延长性和韧性。

2、、刀具资料及几何角度的选择及试验

2.1刀具资料的选择

钛合金散热性差，，车削容易产生部门高温，，高温对车刀刀尖拥有软化效应，，从而加剧刀尖磨损，，使主切 削力瞬时增长，，产生抗力，，进而导致刀尖崩碎。因而，，在刀具选择上要优先思考导热机能较好的资料，，导热 性好的资料散热快，，可预防车削过程中因部门温度迅速升高而造成刀具剧烈磨损，，从而降低刀具切削机能并 缩短刀具使用寿命。试验批注，，在抗冲击方面，，高速钢优于硬质合金，，但高速钢红硬性、、耐磨性不如硬质合 金。钛合金在高温时化学活性大，，易与空气中的氧和氮产生化学反映，，产生硬脆化合物，，使得部门硬度迅速 提高至ＨＲＣ60以上，，加快刀具磨损。因而选取高速钢车刀车削钛合金时必须在低温低速下进行。钛与硬质 合金ＹＴ、、ＹＷ中的元素易亲和，，亲和景象会加快刀具磨损，，使过渡理论迅速硬化，，并最终导致崩刃，，无法 持续切削。金刚石、、陶瓷、、立方氮化硼的刀具固然也能够对钛合金进行加工，，但其工艺机能相比高速钢较差 ，，且加工成本较高。综上试验分析，，最终尝试选择了高速钢，，该资猜中无钛元素，，并拥有综合机能较好且成 本较低的特点。

2.2刀具资料及几何角度的选择

由于钛合金对刀具资料的化学亲和性强，，在切削温度高和单元面积上切削力大的前提下，，刀具很容易产 生粘结磨损[6-8]。因而在刀具刃磨实现后，，可选取油石打磨，，以便提高刀具理论光洁度，，有效降低粘结现 象的产生；；；或选取高硬度砂轮刃磨刀具(如金刚石)，，也可直接提高刀具刃磨质量。刀具几何角度选择的正确 与否，，直接影响零件加工质量和刀具的使用寿命。通过屡次车削试验和数据分析，，确定了最优刀具参数，，经 过光学对刀仪(见图1)测得刀具参数如表3所列，，其参数变动不得超过±1°。以表3参数为凭据，，随着刀具角 度逐步减小，，主切削力会逐步增大，，这容易引起工件变形；；；而当刀具角度逐步增大时，，刀具强度会随角度增 大而减小，，此时车削时容易产生震荡，，且刀尖磨损速度也会加快。

3、、切削用量及切削液的选择及试验

3.1切削用量的选择

车削钛合金就是对钛合金进行粗精车，，在去除大量加工余量的同时，，还需保障其加工精度。切削参数的 合理选择影响着零件的加工精度及出产效能，，并直接决定着出产成本的凹凸。因而，，在粗精车时，，首先思考 的是若何提高刀具使用寿命。影响刀具使用寿命的成分，，除刀具资料、、工件资料、、刀具参数外，，最重要的因 素就是切削用量。车削试验如图2所示。

尝试批注，，刀具的磨损重要取决于切削温度，，而影响切削温度的重要成分是切削速度和背吃刀量，，进给 量次之。切削参数如表4所列。尝试批注，，一号刀具的车削机能优于二号刀具，，因而在粗车时，，建议使用一 号刀具参数。其低速车削时，，在大量浇注冷却液的情况下，，通过增大背吃刀量或进给量，，不仅提高了出产效 率，，还不会影响刀具使用寿命。文章以a_p＝4.5ｍｍ、、V_c＝19.02r/min、、ｆ＝0.18mm/r进行了整体零件的 粗加工，，了局发现一号刀具无任何磨损景象产生，，显著优于二号刀具。但二号刀具在车削速度较高时，，尤其 是背吃刀量较大时优势显著。

一样的情况下，，二号刀具的理论加工质量显著优于一号刀具。综合了局分析得出，，一号刀具适合TC4钛 合金的粗加工，，二号刀具合用于精车，，其切削参数a_ｐ＝0.5mm、、V_c＝50.24m/min、、ｆ＝0.1mm/r。

3.2切削液的选择

尝试批注，，相比干式和冷风切削，，油雾冷却前提下的切屑毛边高度和间距显著减小，，毛边频率提高。

这批注，，随着冷却光滑前提的改善，，刀具与工件挤压水平逐步降低，，切屑的侧向塑性流动减小，，毛边现 象趋于减弱[9]。选取干式切削时，，若切削温度在200~500℃之间，，固然资料化学机能相对比力不变，，但对作 为高速钢资料的刀具会产生肯定的磨损。因而，，该切削模式选取该刀具资料切削时，，温度节制在200℃以下 ，，可作为精加工的一个选择。但当切削温度超过500℃时，，刀具资料很容易吸收空气中的氧和氮形成硬而脆 的外皮，，加快刀具磨损，，甚至使刀具失落切削能力；；；若选取水基切削液进行车削，，可有效降低切削温度，，但 此方式加工的理论质量较差，，铁销容易粘附在机床导轨上，，对机床精度造成粉碎；；；选取风冷作为切削冷却虽 然可有效节制切削温度的升高，，但其不足光滑，，因而在车削过程中，，容易产生毛边，，导致铁销流速变慢，，直 接影响零件理论质量。综上所述，，这次试验选择了油冷却，，油冷却可解决以上存在的共性问题，，提高了理论 质量，，有效提高刀具使用寿命。值妥贴心的是切削速度、、进给速度不能过高，，不然也会产生因零件理论温度 过高而形成的理论烧伤景象。

4、、存在的问题和解决措施

4.1重要存在问题

车削钛合金重要存在以下问题:①钛合金化学机能较活跃，，容易在车削过程中产生理论硬化；；；②车削钛合金时，，刀具容易磨损；；；③车削过程中容易产生塑性变形，，从而影响加工精度；；；④加工效能相比钢件而言较低。

4.2解决措施

经过屡次车削试验批注，，车削钛合金时，，刀具磨损重要集中在后刀面，，但有时在前刀面也容易形成磨损 。产生这种景象的原因有两种:一是切削参数铺排不合理；；；二是刀具参数选择不合理。由于钛合金资料自身 具备的个性，，因而在不影响工艺系统刚性的情况下，，尽可能选择较小的主偏角、、副偏角、、后角、、前角、、刃倾 角。

综合试验了局总结的重点如下。(1)减小刀具参数，，有利于提高加工效能，，提高刀具使用寿命，，合用粗 加工。(2)削减刀具在车削过程中与零件理论的接触，，有利于降低切削温度，，提高散热能力。(3)随着刀具参 数的增大，，车刀刀刃、、刀尖变得越发敏感，，使得主切削力减小，，工件变形降低，，同时提高了理论加工质量，， 合用精加工。(4)刃磨刀具时，，适当增大断削槽，，能够扭转铁销流速及状态，，有助于提高理论加工质量。(5) 相比ＹＧ系列刀具资料而言，，高速钢在车削TC4钛合金时。更具优势。(6)选取油冷却时，，不只能有效降低车 削温度，，并且提高了铁销流速，，有助于提高理论加工质量并削减工件变形。

5、、结语

文章以TC4钛合金轴φ20棒料为例发展钻研，，使用高钴高速钢(W2Mo9Cr4VCo8)刃磨刀具，，通过 刀具参数、、切削参数、、切削液的合理选择对TC4钛合金进行了屡次车削尝试，，并选取数据分析等步骤得到了 TC4钛合金资料零件选取高速钢为资料刀具车削的有关凭据，，为钛合金的钻研利用提供了肯定参考。

参考文件:

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