鈦合金材料由于其密度小，比強(qiáng)度高，耐高溫，抗氧化性能好等特點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。但鈦合金機(jī)械加工性能差，影響了該材料的廣泛使用。

鈦合金即在工業(yè)純鈦中加入合金元素，以提高鈦的強(qiáng)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(lèi)合金組織穩(wěn)定，高溫變形性能、韌性、塑性較好，能進(jìn)行淬火、時(shí)效處理，使合金強(qiáng)化。鈦合金的性能特點(diǎn)主要表現(xiàn)在：1) 比強(qiáng)度高。鈦合金密度小(4.4kg/dm3)重量輕，但其比強(qiáng)度卻大于超高強(qiáng)度鋼。2) 熱強(qiáng)性高。鈦合金的熱穩(wěn)定性好，在300～500℃條件下，其強(qiáng)度約比鋁合金高10倍。3) 化學(xué)活性大。鈦可與空氣中的氧、氮、一氧化碳、水蒸氣等物質(zhì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng)，在表面形成TiC及TiN硬化層。導(dǎo)熱性差。鈦合金導(dǎo)熱性差，鈦合金TC4在200℃時(shí)的熱導(dǎo)率l=16.8W/m·℃，導(dǎo)熱系數(shù)是0.036卡/厘米·秒·℃。鈦合金機(jī)加工特性分析首先，鈦合金導(dǎo)熱系數(shù)低，僅是鋼的1/4，鋁的1/13，銅的1/25。因切削區(qū)散熱慢，不利于熱平衡，在切削加工過(guò)程中，散熱和冷卻效果很差，易于在切削區(qū)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(dǎo)熱系數(shù)低，使切削熱積于切削刀附近的小面積區(qū)域內(nèi)不易散發(fā)，前刀面摩擦力加大，不易排屑，切削熱不易散發(fā)，加速刀具磨損。***后，鈦合金化學(xué)活性高，在高溫下加工易與刀具材料起反應(yīng)，形成溶敷、擴(kuò)散，造成粘刀、燒刀、斷刀等現(xiàn)象。鈦合金在加工中心上的銑削案例分析零件的結(jié)構(gòu)形式，見(jiàn)圖1。圖1 零件外形尺寸該零件的特點(diǎn)是：·形狀較復(fù)雜，精度要求高?！ぜ庸み^(guò)程中必須進(jìn)行多種工序加工。·必須嚴(yán)格控制零件公差范圍?！r(jià)格昂貴，加工成本高。加工中心加工鈦合金特點(diǎn)·加工中心可以多個(gè)零件同時(shí)加工，提高生產(chǎn)效率。·提高零件的加工精度，產(chǎn)品一致性好。加工中心有刀具補(bǔ)償功能，可以獲得機(jī)床本身的加工精度?！び袕V泛的適應(yīng)性和較大的靈活性。如本零件的圓弧加工、倒角和過(guò)渡圓角?！た梢詫?shí)現(xiàn)一機(jī)多能。加工中心可以進(jìn)行銑削、鉆孔、鏜孔、攻絲等一系列加工。·可以進(jìn)行******的成本計(jì)算，控制生產(chǎn)進(jìn)度?！げ恍枰獙?zhuān)用夾具，節(jié)約大量成本經(jīng)費(fèi)，縮短生產(chǎn)周期?！ご蟠鬁p輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度?！た梢耘cUG等加工軟件進(jìn)行多軸加工。刀具材料的選擇刀具材料選用應(yīng)滿(mǎn)足下列要求：·足夠的硬度。刀具的硬度必須要遠(yuǎn)大于鈦合金硬度?！ぷ銐虻膹?qiáng)度和韌性。由于刀具切削鈦合金時(shí)承受很大的扭矩和切削力，因此必須有足夠的強(qiáng)度和韌性。·足夠的耐磨性。由于鈦合金韌性好，加工時(shí)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(shù)。·刀具材料與鈦合金親合能力要差。由于鈦合金化學(xué)活性高，因此要避免刀具材料和鈦合金形成溶敷、擴(kuò)散而成合金，造成粘刀、燒刀現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)常用刀具材料和國(guó)外刀具材料進(jìn)行試驗(yàn)表明，采用高鈷刀具效果理想，鈷的主要作用能加強(qiáng)二次硬化效果，提高紅硬性和熱處理后的硬度，同時(shí)具有較高的韌性、耐磨性、良好的散熱性。銑刀的幾何參數(shù)鈦合金的加工特性決定刀具的幾何參數(shù)與普通刀具存在著較大區(qū)別。·螺旋角β 選擇較小的螺旋升角，排屑槽增大，排屑容易，散熱快，同時(shí)也減小切削加工過(guò)程中的切削抗力?！で敖铅?切削時(shí)刃口鋒利，切削輕快，避免鈦合金產(chǎn)生過(guò)多切削熱，從而避免產(chǎn)生二次硬化?！ず蠼铅?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(shù)選擇鈦合金機(jī)加工應(yīng)選擇較低的切削速度，適當(dāng)大的進(jìn)給量，合理的切深和精加工量，冷卻要充分?！で邢魉俣萔c Vc=30～50m/min·進(jìn)給量f 粗加工時(shí)取較大進(jìn)給量，精加工和半精加工取適中的進(jìn)給量?！で邢魃疃萢p ap=1/3d為宜，鈦合金親合力好，排屑困難，切削深度太大，會(huì)造成刀具粘刀、燒刀、斷裂現(xiàn)象?！ぞ庸び嗔喀羉適中 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(yīng)該避免硬化層加工，但切削余量不宜過(guò)大。冷卻液鈦合金加工***好不用含氯的冷卻液，避免產(chǎn)生有毒物質(zhì)和引起氫脆，也能防止鈦合金高溫應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。選用合成水溶性乳化液，也可自配用冷卻液。切削加工時(shí)冷卻液要保證充足，冷卻液循環(huán)速度要快，切削液流量和壓力要大，加工中心都配有專(zhuān)用冷卻噴嘴，只要注意調(diào)整就能達(dá)到預(yù)期的效果。通過(guò)對(duì)鈦合金的特性分析，解決了鈦合金切削加工過(guò)程中存在的難題；通過(guò)編制正確、科學(xué)的加工工藝，可以降低成本，提高生產(chǎn)效率，得出如下結(jié)論：·用加工中心精加工鈦合金，滿(mǎn)足了零件形狀復(fù)雜，高精度的要求，且可多件同時(shí)加工，提高生產(chǎn)效率。·高鈷刀具材料是鈦合金理想的加工刀具?！みx擇合理的刀具幾何參數(shù)、切削參數(shù)、冷卻液，可以延長(zhǎng)切削刀具壽命，提高生產(chǎn)效率?！ぐ才懦龊侠砜茖W(xué)的工藝規(guī)程是提高效益、節(jié)約成本的***佳方法。

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