鈦合金材料由于密度小、比強度高、耐高溫、抗氧化性能好等特點，在航空航天等領域應用廣泛。但鈦合金的機械加工性能差，影響了該材料的廣泛使用。

　　鈦合金是在工業純鈦中加入合金元素，以提高鈦的強度。鈦合金可分三種：a鈦合金，b鈦合金和a＋b鈦合金。a＋b鈦合金是由a和b雙相組成，這類合金組織穩定，高溫變形性能、韌性、塑性較好，能進行淬火、時效處理，使合金強化。鈦合金的性能特點主要表現在：

　　（1）比強度高。鈦合金密度?。?。4kg／dm3）、重量輕，但其比強度卻大于超高強度鋼。

　?。?）熱強性高。鈦合金的熱穩定性好，在300～500℃條件下，其強度約比鋁合金高10倍。

　?。?）化學活性大。鈦可與空氣中的氧、氮、一氧化碳、水蒸氣等物質產生強烈的化學反應，在表面形成TiC及TiN硬化層。

　?。?）導熱性差。鈦合金導熱性差，鈦合金TC4在200℃時的熱導率l＝16。8W／m·℃，導熱系數是0。036卡／厘米·秒·℃。

　　鈦合金切削加工特性分析

　　首先，鈦合金導熱系數低，僅是鋼的1／4、鋁的1／13、銅的1／25。因切削區散熱慢，不利于熱平衡，在切削加工過程中，散熱和冷卻效果很差，易于在切削區形成高溫，加工后零件變形回彈大，造成切削刀具扭矩增大、刃口磨損快，耐用度降低。其次，鈦合金的導熱系數低，使切削熱積于切削刀附近的小面積區域內不易散發，前刀面摩擦力加大，不易排屑，切削熱不易散發，加速刀具磨損。鈦合金化學活性高，在高溫下加工易與刀具材料起反應，形成溶敷、擴散，造成粘刀、燒刀、斷刀等現象。

　　加工中心加工鈦合金的特點

　?。?）加工中心可以同時加工多個零件，提高生產效率。

　?。?）可提高零件加工精度，產品一致性好。加工中心具有刀具補償功能，可以獲得機床本身的加工精度。

　?。?）具有廣泛的適應性和較大的加工靈活性。

　　（4）可實現一機多能。加工中心可以進行銑削、鉆孔、鏜孔、攻絲等一系列加工。

　?。?）可以進行準確的成本計算，控制生產進度。

　　（6）不需要專用夾具，可節約成本經費，縮短生產周期。

　　（7）可大大減輕工人的勞動強度。

　?。?）可利用UG等CAD／CAM軟件進行多軸加工。

　　刀具材料的選擇

　　選用刀具材料應滿足下列要求：

　?。?）足夠的硬度。刀具的硬度必須要遠大于鈦合金硬度。

　?。?）足夠的強度和韌性。由于刀具切削鈦合金時要承受很大的扭矩和切削力，因此必須有足夠的強度和韌性。

　?。?）足夠的耐磨性。由于鈦合金韌性好，加工時切削刃要鋒利，因此刀具材料必須有足夠的抗磨損能力，這樣才能減少加工硬化。這是選擇加工鈦合金刀具重要的參數。

　?。?）刀具材料與鈦合金親合能力要差。由于鈦合金化學活性高，因此要避免刀具材料和鈦合金形成溶敷、擴散而成合金，造成粘刀、燒刀現象。

　　經過對國內常用刀具材料和國外刀具材料進行的切削試驗表明，采用高鈷刀具效果理想，鈷的主要作用是加強二次硬化效果，提高紅硬性和熱處理后的硬度，同時具有較高的韌性、耐磨性、良好的散熱性。

　　銑刀的幾何參數

　　鈦合金的加工特性決定刀具的幾何參數與普通刀具存在較大區別。

　?。?）螺旋角β：選擇較小的螺旋升角，增大排屑槽，排屑容易，散熱快，同時也減小切削加工過程中的切削抗力。

　?。?）前角γ：切削時刃口鋒利，切削輕快，避免鈦合金產生過多切削熱，從而避免產生二次硬化。

　?。?）后角α：減小刀刃的磨損速度，有利于散熱，耐用度也得到很大程度的提高。

　　切削參數選擇

　　鈦合金機加工應選擇較低的切削速度，適當的進給量，合理的切深和精加工量，冷卻要充分。

　　（1）切削速度Vc：Vc＝30～50m／min。

　?。?）進給量f：粗加工時取較大進給量，精加工和半精加工取適中的進給量。

　?。?）切削深度ap：ap＝1／3d為宜，鈦合金親合力好，排屑困難，切削深度太大，會造成刀具粘刀、燒刀、斷裂現象。

　?。?）精加工余量αc：適中，鈦合金表面硬化層約0。1～0。15mm，余量太小，刀刃切削在硬化層上，刀具容易磨損，應該避免硬化層加工，但切削余量不宜過大。

　　冷卻液

　　鈦合金加工盡量不使用含氯的冷卻液，避免產生有毒物質和引起氫脆，也能防止鈦合金高溫應力腐蝕開裂。可選用合成水溶性乳化液，也可自配冷卻液。

　　切削加工時冷卻液要保證充足，冷卻液循環速度要快，切削液流量和壓力要大，加工中心都配有專用冷卻噴嘴，只要注意調整就能達到預期效果。

　　通過對鈦合金的特性分析，編制正確、科學的加工工藝，可以降低成本，提高生產效率。