1鈦合金材（cái）料的切削（xuē）加工差主要體現（xiàn）在如下（xià）幾個方麵:

      ( 1) 切削溫度高。鈦合金材料導熱（rè）係數小, 散熱條（tiáo）件差（chà）, 在切削過程中刀具與切屑間的摩擦係數大, 切削熱集中於刀刃附近, 因此, 會造成切屑（xiè）與刀具接（jiē）觸（chù）界麵（miàn）溫度過高。

      ( 2) 切削條件要求較高。鈦合金材料（liào）對切削速度非常敏感, 欠合理的切削參（cān）數選擇會極大地縮減刀具的壽命。

      ( 3) 彈性（xìng）恢複大。鈦合金彈性模量小, 在（zài）切削力作用下產生較大的彈性恢複, 對大徑深孔來說, 由於孔（kǒng）收縮量較大（dà）, 故易造成鑽頭刃帶（dài）與孔壁（bì）間產生摩擦, 大回彈量將使刀具的實際（jì）切削後角減（jiǎn）小, 加劇了後刀麵與加工（gōng）表麵間的摩擦, 嚴重時會導致鑽頭“抱死（sǐ）”。

      ( 4) 變形係數（shù）小。加工鈦（tài）合金時, 經常可以看到擠（jǐ）裂的切屑, 且刀具易（yì）磨損, 其主要原因是切屑沿著（zhe）前刃麵流出的速度大於其它材料對前刀麵的摩擦。

      ( 5) 刀尖應力大。計算結果表明（míng）, 鈦合金材料的（de）切削應力約是中碳鋼的1.3 倍。由於刀尖附近應（yīng）力集中, 所以刀尖或（huò）切削刃極易磨損。

      ( 6) 化學活性高。在一定切削溫度（dù）下, 鈦吸收大氣（qì）中的氧、氮、氫等元素, 而形成氧化鈦、氮化鈦和氫化鈦（tài）薄膜, 使表麵層硬化和變脆, 降低了塑性, 加大了加工硬化程度, 從而加劇了刀具磨損。

      ( 7) 粘（zhān）結磨（mó）損及擴散磨損較（jiào）突（tū）出。切（qiē）削時由於鈦合金的親和力大, 使（shǐ）摩擦表麵的接（jiē）觸點容易粘（zhān）結。在相對運動（dòng）下（xià）, 帶走刀具材料（liào）造成粘結磨損。

      針對上述問題, 本文結合T11 鈦合金零件的雙曲麵加工, 著重分（fèn）析說明了鈦合金零件料數控加工（gōng）中的刀具材料、幾何參數的合理選擇, 切削參數的優化（huà）等問題。

      2 典型零件工（gōng）序切削加工工藝分析

      2.1 曲麵的加工工藝

      被加工零件結（jié）構如下圖所示, 其特點是（shì）曲麵多、孔多、盆形內腔, 材料加工工藝性能差, 切削加工難（nán）度高。針對以（yǐ）上特點, 製（zhì）定的主要加工工序如（rú）下:

      ( 1) 毛坯粗車（chē）( 外圓尺寸（cùn）) ;( 2) 低倍;( 3) 半（bàn）精車( 盆形內腔) ;( 4) 精車;( 5) 銑下端麵八弧八孔;( 6) 開槽;( 7) 精銑葉型;( 8) 熒光檢查;( 9) 外磨( 由於精銑葉（yè）形以後外圓膨脹) 。

      2.2 刀（dāo）具材料的選擇

      加工鈦合金的（de）刀具材料應具備如下性能: 高溫狀（zhuàng）態下的（de）化學穩定（dìng）性; 足夠的（de）強度和韌性; 良好的（de）熱傳導性（xìng）。加工鈦合金時（shí）, 應盡可能選（xuǎn）擇與（yǔ）鈦合金親合力小的刀具材料。經過（guò）對幾種常用的刀具材料進行分析, 最後選用了YG 類硬質合金（jīn）。

      2.3 刀具參數優（yōu）選

      ( 1) 車削加工

      因鈦（tài）合金的導熱性差, 為減（jiǎn）少（shǎo）刀具後刀麵與加工表麵摩擦產（chǎn）生的熱, 刀具後角要選的大些, 加工一般材料的刀具後角取α0=6°~8°; 加工（gōng）鈦合金的刀具（jù）後角取α0=14°~17°; 前角要大一些,γ0=8°~12°, 以保證刀刃鋒利, 減小（xiǎo）加工變形, 提高加工表麵（miàn）質量; 主偏角Kr=90°, 以降低（dī）徑向力, 防止震動; 刀尖圓弧（hú）rε≤0.8mm 合適。

      ( 2) 銑（xǐ）削加工

      在圖示（shì）的曲麵加工工藝（yì）中, 上（shàng）表麵的兩孔和下表麵的八弧八孔以及葉片的開槽和精銑都要（yào）采用（yòng）銑削加工（gōng）。銑刀的前角、後角等幾何參（cān）數對提高（gāo）切削精度和效率以及延長刀（dāo）具壽命（mìng）有很（hěn）大（dà）的影響。所以（yǐ）要對銑刀的形狀加以改進, 具體措施:

      ①減小銑刀的懸伸。假如銑刀的懸伸過大, 剛度（dù）就難以保證。在保證工件正常加工的前提下, 懸伸盡量縮短。

      ②減（jiǎn）小銑刀刀槽深度。這樣可（kě）使銑刀的（de）壽（shòu）命得以提高。

      ( 3) 鑽孔加工

      要對（duì）鑽頭進行修磨, 因鈦合金彈性（xìng）模量小, 在切（qiē）削力作用下產生較大的彈性恢複, 特別是加工大孔徑時孔收縮量較大（dà）, 造（zào）成鑽頭（tóu）刃帶與孔壁間產生摩擦, 所以產生很大的噪聲和切削力, 甚至鑽頭和鈦（tài）合金有抱（bào）死的傾向; 又因鈦合（hé）金化學活性高, 切削溫度升高的（de）條件下, 鈦（tài）吸收空氣中的氧、氮、氫等元素形成氧化鈦（tài）、氮化鈦（tài）、氫化鈦等薄膜, 使表麵硬化、變脆、降低了塑性, 加大了加工硬化程度。所以造成了擴孔時的鑽（zuàn）頭磨損。特別是在原底孔直徑處磨損更為嚴重, 所以要（yào）對鑽頭進行修（xiū）磨。標準鑽頭（tóu）的倒錐量為( 0.03～0.10) mm/100mm, 而鈦合金的彈性恢複量大, 會引起鑽頭與工件的摩擦力過大（dà）。一般（bān）情況下, 加工鈦（tài）合金鑽頭的倒錐（zhuī）角度是標準（zhǔn）鑽頭（tóu）倒錐角度的30 倍以上, 一般為( 0.10～3) mm/100mm。為了減小軸向切削, 將鑽（zuàn）頭的（de）橫刃部分修磨成S 形。

      2.4 切削參數的（de）優選（xuǎn）

      對於（yú）切削加工來說, 既（jì）要保證零件的質量、加工效率, 又要保證刀具有一（yī）定的（de）壽命。

      ( 1) 對於雙曲麵的粗車, 要保證刀具的使用壽命, 切削速度v≤80m/min, 刀具使用壽命T=480min。背吃刀量ap≤1mm, 進給量f≤0.15mm/r。因粗加工產生的熱量多,要加大冷卻液的流量。

      ( 2) 對於零（líng）件的精（jīng）車, 主要任務是保證（zhèng）表麵質量, 加工精度和適當的刀具壽命。切削速度v≤80m/min, 背吃刀量ap≤0.3mm, 刀具的使用壽命T=1080min, 進給（gěi）量f≤0.15mm/r。

      ( 3) 開槽是銑（xǐ）削加工中占用時（shí）間最長的工序, 提高（gāo）開槽的效率的措施是優化銑刀的（de）加工軌跡。對於開槽工序來（lái）說, 要遵循切削（xuē）路線短的原則, 應先（xiān）一側開槽, 而不是兩側同時開槽。這樣會使銑刀受到的循環應力減小, 從而可提（tí）高刀具的（de）使用壽命。還應加（jiā）大背（bèi）吃刀量（liàng）ap 和切削厚度ae。風扇開槽使用球頭立銑刀, 設定ap=5mm, ae=2.8mm,為了避免過切, 所以（yǐ）編程時應使刀徑自下而上（shàng）。

      2.5 提高加工係統（tǒng）穩定性措施

      為了得到（dào）滿意的加工零件和效率, 必須使係統具有很高的穩定性。

      ( 1) 減小刀具的懸長, 避免受大（dà）的衝擊力的時候刀具折斷。

      ( 2) 選擇主軸剛度較大的機床, 避免大切削用量引起工藝係統顫振發生。

      ( 3) 選擇（zé）裝夾強度較（jiào）大夾具, 增加係統的剛性。此外, 還應注（zhù）意切削（xuē）餘量要均勻。

      3 結語（yǔ）

      通過綜合考慮鈦合（hé）金加工中刀具的選（xuǎn）擇、切（qiē）削參（cān）數的優化, 以及對加工工藝係統的調整, 可以使鈦（tài）合金零件的（de）加工取得較好的結果。本文通過在大宇Mynx540/50四軸數控銑（xǐ）床上進（jìn）行葉（yè）型的精銑（xǐ）實驗, 采用的（de）是φ=16mm 的硬質合金球刀, 獲得（dé）了滿意的（de）切削結果, 具體數據如表1 所（suǒ）示。