鈦合金刀具定制:

鈦合金的彈性模數(shù)小，如TC4的彈性模量E=110GPa，約為鋼的一半，因而由切削力所引起的被加工件彈性變形大，將降低工件精度，為此要改善加工系統(tǒng)的剛性。工件必須很牢固地裝夾，刀具對工件支承點(diǎn)的刀矩減到zui小。刀具必須鋒利，否則將發(fā)生振動、磨擦，使刀具耐用度縮短，工件精度下降。

鈦合金刀具定制鈦合金的彈性模數(shù)小，如TC4的彈性模量E=110GPa，約為鋼的一半，因而由切削力所引起的被加工件彈性變形大，將降低工件精度，為此要改善加工系統(tǒng)的剛性。工件必須很牢固地裝夾，刀具對工件支承點(diǎn)的刀矩減到zui小。刀具必須鋒利，否則將發(fā)生振動、磨擦，使刀具耐用度縮短，工件精度下降。

　　切削鈦合金時(shí)，僅在切削速度1~5mm/min的范圍內(nèi)，才有積屑瘤形成。因此在一般生產(chǎn)條件下切削鈦合金時(shí)，不會產(chǎn)生積屑瘤。工件與刀具之間的磨擦系數(shù)并不很大，容易得到良好的表面質(zhì)量。采用冷卻潤滑液對于改善鈦合金表面微觀幾何形狀是沒有效果的，切削鈦合金時(shí)已加工表面粗糙度較低是由于刀具上沒有積屑瘤的緣故。

　　但是，為了改善切削條件，降低切削溫度，提高刀具壽命，同時(shí)為了消除火災(zāi)的危險(xiǎn)，加工時(shí)使用可溶性冷卻劑也是必要的。

　　通常鈦合金零件加工時(shí)沒有發(fā)火燃燒的現(xiàn)象，可是在微切削狀態(tài)下加工時(shí)有發(fā)火燃燒現(xiàn)象，為了避免這種危險(xiǎn)性，應(yīng)該：使用冷卻液；及時(shí)從機(jī)床上掃除切屑；備有滅火器材；及時(shí)更換用鈍的刀具；工件表面污染時(shí)易引起火花，此時(shí)必須降低切削速度；比薄切屑相比，厚切屑不易產(chǎn)生火花，因此要加大走刀量，加大走刀量不會象加大切削速度那樣使溫度迅速升高。

　　加工鈦合金切削用量的選用準(zhǔn)則：應(yīng)從降低切削溫度的觀點(diǎn)出發(fā)，采用較低的切削速度和較大的走刀量。由于高的切削溫度使鈦合金從大氣中吸收氧和氫造成工件表面硬脆，使刀具劇烈磨損，因此在加工過程中，須使刀尖溫度保持在合適的溫度，避免溫度過高。

　　在斷續(xù)切削的條件下用YG8車刀車削帶硬皮的鈦合金工件時(shí)，的切削用量為：v=15~28m/min，f=0.25~0.35mm/r，ap=1~3mm。

　　在連續(xù)切削的條件下用YG3車刀精車鈦合金工件時(shí)，的切削用量為：v=50~70m/min，f=0.1~0.2mm/r，ap=0.3~1mm。表2為車削加工鈦合金時(shí)可供選用的切削用量。

　　車削鈦合金時(shí)的切削用量

　　工序性質(zhì)-鈦合金材料-硬度-切削余量(mm)-切削速度(mm/min)-走刀量

　　荒車-TA1~7，TC1~2-軟->

　　氧化皮厚度

　　荒車-TA8，TC3~8-中->

　　氧化皮厚度

　　荒車-TC9~10，TB1~2-硬->

　　氧化皮厚度

　　粗車-TA1~7，TC1~2-軟->

　　粗車-TA8，TC3~8-中->

　　粗車-TC9~10，TB1~2-硬->

　　精車-TA1~7，TC1~2-軟

　　精車-TA8，TC3~8-中

　　精車-TC9~10，TB1~2-硬

　　用YG6X車刀車削TC4(硬度為HB320~360)，ap=1mm、f=0.1mm/r時(shí)的*切削速度為60mm/min。在此基礎(chǔ)上不同走刀量和切削深度下的切削速度見表3。

　　車削鈦合金TC4的切削速度

　　加工鈦合金的典型車刀具有如下特點(diǎn)：刀片材料為YG6X，YG10HT；前角較小，一般γ0=4°~6°，增強(qiáng)刀頭強(qiáng)度；有f=0.05~0.1mm的負(fù)倒棱，以增強(qiáng)刀刃的強(qiáng)度；后角較大，一般α0=14°~16°，以減少后面的磨擦，提高刀具耐用度；一般不允許磨出尖角或過渡刃，而磨出刀尖圓角r=0.5mm左右，粗車時(shí)可達(dá)r=1~2mm，以增強(qiáng)刀尖強(qiáng)度；精車或車削薄壁件時(shí)，刀具主偏角要大，一般為75°~90°。

　　切削用量：

　　粗車：v=40~50m/min，f=0.2~0.3mm/r，ap=3~5mm。

　　半精車：v=40~45m/min，f=0.2~0.3mm/r，ap=1~2mm。

　　精車：v=50~55m/min，f=0.1~0.15mm/r，ap=0.2~0.5mm。

　　使用乳化液冷卻，可有效地提高刀具耐用度。在刀頭強(qiáng)度的前提下使刀頭具有高的耐磨性和硬度是合理加工鈦合金的關(guān)健。因此選用的YG6X刀片在刃磨后應(yīng)當(dāng)用金剛石或碳化硅油石背刀(背出倒棱)，達(dá)到消除刃磨鋸口、增強(qiáng)刀刃強(qiáng)度的目的。

　　粗車不規(guī)則黑皮工件時(shí)，一般將刀片磨出3°~ 5°刃傾角；精車時(shí)，一般無刃傾角，此時(shí)的刀具磨損主要為前刀面粘附(粘結(jié))磨損。

　　這種典型車刀能較合理地解決加工鈦合金時(shí)材料活性隨溫度升高而增加及導(dǎo)熱性差的問題，因而刀具耐用度大為提高。

　　3.2鉆削

　　鈦合金的鉆削加工比較困難，常在加工過程中出現(xiàn)燒刀和斷鉆現(xiàn)象，其主要原因是鉆頭刃磨不良、排屑不及時(shí)、冷卻不佳以及工藝系統(tǒng)剛性差等。

　　(1)鉆頭的選擇：直徑大于5mm的鉆頭，選用硬質(zhì)合金YG8作為刀具材料；加工小于5mm的孔時(shí)，可用硬度大于63HRC的高速鋼鉆頭(如M42或B201)；當(dāng)孔深小于直徑兩倍時(shí)，采用斜槽(短型)的鉆頭；當(dāng)孔深大于直徑兩倍時(shí)，采用麻花鉆頭。鉆頭的幾何參數(shù)：λ=0°~3°，αc=13°~15°，2φ=120°~130°。

　　為了易于形成切屑、減少磨擦并改善鉆頭的切削能力，可根據(jù)鉆頭直徑減少導(dǎo)向刃帶的寬度至0.1~0.3mm，修磨橫刃到0.1D，并雙重刃磨頂角2φ=130°~140°，2φ=70°~80°。表4列出了雙重鋒角式鉆頭的幾何參數(shù)。

　　雙重鋒角式鉆頭幾何參數(shù)

　　鉆頭直徑(mm)-頂角2φ-第二頂角2φ0-第二鋒刃后角α

　　>3~6-130°~140°－80°~140°－12°~18°－

　　>6~10-130°~140°－80°~140°－12°~18°－

　　>10~18-125°~140°－80°~140°－12°~18°－

　　>18~30-125°~140°－80°~140°－12°~18°－

　　(2)切削用量

　　硬質(zhì)合金鉆頭：v=9~15m/min，f=0.05~0.2mm/r；高速鋼鉆頭v=4~5m/min，f=0.05~0.3mm/r。

　　(3)鉆削深孔或小直徑孔時(shí)，可采取手動進(jìn)給。鉆孔時(shí)必須周期性地從孔中退出鉆頭，以便清除切屑。為了避免鉆頭強(qiáng)烈磨損，不能讓鉆頭停留在孔中不進(jìn)不退，否則鉆刃會摩擦加工表面，造成加工硬化，使鉆頭變鈍。鉆孔時(shí)必須充沛地供給冷卻潤滑液。一般用豆油，必要時(shí)可加法國OLTIP鉆孔攻絲油。盡可能提高工藝系統(tǒng)剛性，將鉆模固定在工作臺上，鉆模宜貼近加工表面，盡量使鉆頭縮短。

　　取鉆頭后面轉(zhuǎn)角處的磨損h后=0.4~0.5mm作為鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。

　　(4)鉆削實(shí)例：用鉬高速鋼鉆頭在α β型TC4鈦合金工件上進(jìn)行鉆削加工，鉆頭直徑D=6.35mm，孔深H=12.7mm。選切削參數(shù)v=11.6m/min、f=0.127mm/r，使用乳化液冷卻。刀具耐用度T以磨損寬度h后=0.38mm為標(biāo)準(zhǔn)，每根鉆頭可鉆260個孔，