機械加工合金以其比強度高、機械性能及抗蝕性良好而成為飛機及發(fā)動(dòng)機理想的制造材料，但由于其切削加工性差，長(cháng)期以來(lái)在很大程度上制約了它的應用。隨著(zhù)加工工藝技術(shù)的發(fā)展，近年來(lái)，鈦合金已廣泛應用于飛機發(fā)動(dòng)機的壓氣機段、發(fā)動(dòng)機罩、排氣裝置等零件的制造以及飛機的大梁隔框等結構框架件的制造。我公司某新型航空發(fā)動(dòng)機的鈦合金零件約占零件總數的11%。本文是在該新機試制過(guò)程中積累的對鈦合金材料切削特性以及在不同加工方法下表現出的具體特點(diǎn)的認識及所應采取工藝措施的經(jīng)驗總結。

1： 機械加工鈦合金的切削加工性及普遍原則，鈦合金按金屬組織分為a相、b相、a+b相，分別以TA，TB，TC表示其牌號和類(lèi)型。我公司某新型發(fā)動(dòng)機所用材料為T(mén)A，TC兩種。一般鑄、鍛件采用TA系列，棒料用TC系列。特點(diǎn)及切削加工性

鈦合金相對一般合金鋼具有以下優(yōu)點(diǎn)：

比強變高：鈦合金密度只有4.5g/cm3，比鐵小得多，而其強度與普通碳鋼相近。機械性能好：鈦合金熔點(diǎn)為1660℃，比鐵高，具有較高的熱強度，可在550℃以下工作，同時(shí)在低溫下通常顯示出較好的韌性?？刮g性好：在550℃以下鈦合金表面易形成致密的氧化膜，故不容易被進(jìn)一步氧化，對大氣、海水、蒸汽以及一些酸、堿、鹽介質(zhì)均有較高的抗蝕能力。另一方面，鈦合金的切削加工性比較差。主要原因為：導熱性差，致使切削溫度很高，降低了刀具耐用度。

600℃以上溫度時(shí)，表面形成氧化硬層，對刀具有強烈的磨損作用。塑性低、硬度高，使剪切角增大，切屑與前刀面接觸長(cháng)度很小，前刀面上應力很大，刀刃易發(fā)生破損。彈性模量低，彈性變形大，接近后刀面處工件表面回彈量大，所以已加工表面與后刀面的接觸面積大，磨損嚴重。鈦合金切削過(guò)程中的這些特點(diǎn)使其加工變得十分困難，導致加工效率低，刀具消耗大。

切削加工的普遍原則

東莞cnc加工廠(chǎng)根據鈦合金的性質(zhì)和切削過(guò)程中的特點(diǎn)，加工時(shí)應考慮以下幾個(gè)方面：盡可能使用硬質(zhì)合金刀具，如鎢鈷類(lèi)硬質(zhì)合金與鈦合金化學(xué)親和力小、導熱性好、強度也較高。低速下斷續切削時(shí)可選用耐沖擊的超細晶粒硬質(zhì)合金，成形和復雜刀具可用高溫性能好的高速鋼。

采用較小的前角和較大的后角以增大切屑與前刀面的接觸長(cháng)度，減小工件與后刀面的摩擦，刀尖采用圓弧過(guò)渡刃以提高強度，避免尖角燒損和崩刃。要保持刀刃鋒利，以保證排屑流暢，避免粘屑崩刃。切削速度宜低，以免切削溫度過(guò)高；進(jìn)給量適中，過(guò)大易燒刀，過(guò)小則因刀刃在加工硬化層中工作而磨損過(guò)快；切削深度可較大，使刀尖在硬化層以下工作，有利于提高刀具耐用度。加工時(shí)須加冷卻液充分冷卻。切削鈦合金時(shí)吃刀抗力較大，故工藝系統需保證有足夠的剛度。由于鈦合金易變形，所以切削夾緊力不能大，特別是在某些精加工工序時(shí)，必要時(shí)可使用一定的輔助支承。

以上是鈦合金加工時(shí)需考慮的普遍原則，事實(shí)上，用不同的加工方法時(shí)及在不同的條件下存在著(zhù)不同的矛盾突出點(diǎn)和解決問(wèn)題的側重點(diǎn)。2鈦合金切削加工的工藝措施

車(chē)削

鈦合金車(chē)削易獲得較好的表面粗糙度，加工硬化不嚴重，但切削溫度高，刀具磨損快。針對這些特點(diǎn)，主要在刀具、切削參數方面采取以下措施：

刀具材料：根據工廠(chǎng)現有條件選用YG6，YG8，YG10HT。 刀具幾何參數：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。選用的具體參數見(jiàn)表1。

表1:車(chē)削鈦合金參數表,工序 :車(chē)刀前角go°車(chē)刀后角ao°刀尖圓弧半徑re mm:切削速度v m/min:切削深度ap mm進(jìn)給量f mm/r粗車(chē)5 6～10 1～2 40 3 0.2～0.精車(chē) 5 6～10 0.5 60 0.2～0.5 0.1 此外還須注意以下3點(diǎn)：充分冷卻。車(chē)外圓時(shí)刀尖不能高于工件中心，否則容易扎刀。精車(chē)及車(chē)削薄壁件時(shí)，刀具主偏角要大，一般為75～90°。

銑削

機械加工鈦合金銑削比車(chē)削困難，因為銑削是斷續切削，并且切屑易與刀刃發(fā)生粘結，當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。因此對鈦合金銑削采取了3點(diǎn)措施：

銑削方式：一般采用順銑。刀具材料：高速鋼M42。

從工件裝夾及設備方面提高工藝系統剛性。

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，易使工件臺產(chǎn)生間隙性竄動(dòng)，造成打刀。對順銑而言，刀齒一開(kāi)始切入就碰到硬皮而導致刀具破損。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，還應注意以下幾點(diǎn)：

相對于通用標準銑刀，前角應減小，后角應加大。銑削速度宜低。盡量采用尖齒銑刀，避免使用鏟齒銑刀.刀尖應圓滑轉接。大量使用切削液。

東莞cnc加工廠(chǎng)為提高生產(chǎn)效率，可適當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。磨削:磨削鈦合金零件常見(jiàn)的問(wèn)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(chǎn)生高溫，從而使鈦合金與磨料發(fā)生粘結、擴散以及強烈的化學(xué)反應。粘屑和砂輪堵塞導致磨削比顯著(zhù)下降，擴散和化學(xué)反應的結果，使工件被磨表面燒傷，導致零件疲勞強度降低，這在磨削鈦合金鑄件時(shí)更為明顯。為解決這一問(wèn)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。