鈦合金的硬度大於(yu) HB350時切削加工特別困難,小於(yu) HB300時則容易出現粘刀現象,也難於(yu) 切削。但鈦合金的硬度隻是難於(yu) 切削加工的一個(ge) 方麵,關(guan) 鍵在於(yu) 鈦合金本身化學、物理、力學性能間的綜合對其切削加工性的影響。鈦合金有如下切削特點:
(1)變形係數小:這是鈦合金切削加工的顯著特點,變形係數小於(yu) 或接近於(yu) 1。切屑在前刀麵上滑動摩擦的路程大大增大,加速刀具磨損。
(2)切削溫度高:由於(yu) 鈦合金的導熱係數很小(隻相當於(yu) 45號鋼的1/5~1/7),切屑與(yu) 前刀麵的接觸長度極短,切削時產(chan) 生的熱不易傳(chuan) 出,集中在切削區和切削刃附近的較小範圍內(nei) ,切削溫度很高。在相同的切削條件下,切削溫度可比切削45號鋼時高出一倍以上。
(3)單位麵積上的切削力大:主切削力比切鋼時約小20%,由於(yu) 切屑與(yu) 前刀麵的接觸長度極短,單位接觸麵積上的切削力大大增加,容易造成崩刃。同時,由於(yu) 鈦合金的彈性模量小,加工時在徑向力作用下容易產(chan) 生彎曲變形,引起振動,加大刀具磨損並影響零件的精度。因此,要求工藝係統應具有較好的剛性。
(4)冷硬現象嚴(yan) 重:由於(yu) 鈦的化學活性大,在高的切削溫度下,很容易吸收空氣中的氧和氮形成硬而脆的外皮;同時切削過程中的塑性變形也會(hui) 造成表麵硬化。冷硬現象不僅(jin) 會(hui) 降低零件的疲勞強度,而且能加劇刀具磨損,是切削鈦合金時的一個(ge) 很重要特點。
(5)刀具易磨損:毛坯經過衝(chong) 壓、鍛造、熱軋等方法加工後,形成硬而脆的不均勻外皮,極易造成崩刃現象,使得切除硬皮成為(wei) 鈦合金加工中最困難的工序。另外,由於(yu) 鈦合金對刀具材料的化學親(qin) 和性強,在切削溫度高和單位麵積上切削力大的條件下,刀具很容易產(chan) 生粘結磨損。車削鈦合金時,有時前刀麵的磨損甚至比後刀麵更為(wei) 嚴(yan) 重;進給量f<0.1mm/r時,磨損主要發生在後刀麵上;當f>0.2mm/r時,前刀麵將出現磨損;用硬質合金刀具精車和半精車時,後刀麵的磨損以VBmax<0.4mm較合適。
在銑削加工中,由於(yu) 鈦合金材料的導熱係數低,而且切屑與(yu) 前刀麵的接觸長度極短,切削時產(chan) 生的熱不易傳(chuan) 出,集中在切削變形區和切削刃附近的較小範圍內(nei) ,加工時切削刃刃口處會(hui) 產(chan) 生*的切削溫度,將大大縮短刀具壽命。對於(yu) 鈦合金Ti6Al4V來說,在刀具強度和機床功率允許的條件下,切削溫度的高低是影響刀具壽命的關(guan) 鍵因素,而並非切削力的大小。