隨著先進製造（zào）技術愈來愈廣泛地應用於製造業，超高速切削技術應用（yòng）於鈦合金（jīn）的切削加工顯現出了明（míng）顯（xiǎn）的優越性。本（běn）文主要就超高速切削鈦合金過（guò）程中對刀具耐用度、加（jiā）工效率和加工質量等影響極（jí）大的刀具材料重（chóng）點闡述， 以尋求刀具與（yǔ）鈦合金的最佳匹配。

      鈦合金化學親和力大（dà）， 導（dǎo）熱性差且強度高， 使切削溫度大幅（fú）提（tí）高、刀具磨損加劇，用傳統的加工方法難以加工。長期以來， 改善（shàn）鈦（tài）合金切削加工性的途徑一直在探（tàn）索中，合理選擇刀具材料及刀具幾（jǐ）何參數、合理製定切削用量（liàng）、采用適當的切削液等均（jun1）可在不同程度上提（tí）高難加工材（cái）料的切（qiē）削加工性。迄今已經有了一些方法，常用的有專門熱處理、加熱切削、向切削區（qū）引入超聲波（bō）及振動等。但這（zhè）些方法普遍存在著效率（lǜ）低、成本高且加工質量難保證等弊端（duān）。而超高速（sù）切削加工可大（dà）幅提高鈦合金加工的生（shēng）產效（xiào）率（lǜ）及加工（gōng）質量（liàng）。

      1.超（chāo）速（sù）切削的特點及刀具材料

      （1）高速切削技術

      高速切削是一個相對概念，如何定義，目前尚無共識。通常（cháng）把切削速度比常規高（gāo）出5—10倍的切削加工叫做高速（sù）切削或超高速切削。按不同加工工藝規定的高速切削範圍， 車削700—7000m/min， 銑削300—6000m/min， 鑽削（xuē）200—1100m/min，磨削150—360m/s，這種劃分（fèn）比常（cháng）規切速幾乎提高了一個數量級，而且（qiě）有（yǒu）繼續提高（gāo）的趨勢。

      高速切削技術是在機床結構及材料、機床設計（jì）製造技術、高速主軸（zhóu）係統（tǒng）、快速進給係（xì）統、高性（xìng）能CNC控製係（xì）統、高性能刀夾係（xì）統、高（gāo）性能刀具材料及刀（dāo）具設計製造技術、高效高精度測量測試技術、高速切削機理、高（gāo）速（sù）切（qiē）削工藝等諸多相關硬件與軟件（jiàn）技術均得到充分發展的基礎之上綜合（hé）而成的。因此，高速（sù）切削加工是一個複雜的係統工程，涉及機床、刀具（jù）、工（gōng）件、加工工藝過程參數及切削機理等諸多方麵。

      該技術為（wéi）“輕切削”方式，每一刀切削排屑（xiè）量小，切削深（shēn）度小，即ap與ae很小（xiǎo）。其有以下幾個優點。加工時間短，效率高（gāo）。高速切削的材料去（qù）除率通常是常規的3—5倍。

      刀具切削狀況好，切削力小，主軸軸承、刀具和工件受力均（jun1）小。由於（yú）切削速度高，吃刀量很小，剪切變形區窄，變形（xíng）係（xì）數（shù）ξ減（jiǎn）小，切削（xuē）力降低30%—90%。同時，由於（yú）切（qiē）削力小，讓刀也小，提高了（le）加工質量。

      刀具和工件受熱影響小。切削產生的熱量大部分被高速流出的切屑所帶走，故工件和刀具熱（rè）變形小，有效地提高了加工精度（dù）。

      可完成高硬度材料和硬度高達HRC40—62淬硬鋼（gāng）的加工。如采用帶有特殊塗層（TiAlN）的硬質合金刀具，在高速（sù）、大（dà）進給和小切削量的條件下， 完成高（gāo）硬度材料和淬硬鋼的加工，不僅效率高出（chū）電加工（EDM）的3—6倍，而（ér）且表麵質量很高（gāo）（Ra0.4），基本上不用鉗工拋光。

      （2）超高速切削的刀具材（cái）料（liào）

      由於超高速切削的速度比常規切削速（sù）度高幾（jǐ）倍甚至十幾倍，切削溫（wēn）度很高，因此超高速切削對刀具材料（liào）提出了更高的要求（qiú）。刀具材料應具備高的耐熱性、抗熱衝（chōng）擊性，良好的（de）高溫力學性能，以及較高的可靠性。目前國內外用於超高速切削的刀具材料主要有塗（tú）層硬質（zhì）合金、TiC（N）基硬質合（hé）金、陶（táo）瓷刀具、聚晶（jīng）金剛石PCD和（hé）立方氮化硼等。

      2.超高速切削鈦合金

      超高速切削鈦合金是在高應變（biàn）率響應的（de）作用下（xià）， 改善其加工性能，從（cóng）而得到高的加工質量。超高速（sù）切削鈦合金的（de）速（sù）度一般控製在150—1000m/min範圍。

      超高速切削鈦合金的關鍵技術除了切削速度外（wài）， 還有刀具主軸單元及進給單元製造技術（shù）、機床支承及輔助（zhù）單元製造技術、加工測試技術等諸多因素。

      根據鈦合金自身對刀具材料的要求，以及超高速切削對刀具材（cái）料提出的特殊要求，研究發現適宜於超高速切削的幾種常用（yòng）的刀具材料與鈦合（hé）金的匹配性存在很大（dà）差（chà）異。

      PCD刀具的性能很適宜於加工鈦合金，原因有：①很好的導熱性（xìng）。由於導熱係數及熱擴散率高，切削熱容易散出，故切削溫度低（dī）。金剛石的導熱係數為硬質合金的1.5—9倍（bèi）。②較（jiào）低的熱膨脹係數。金（jīn）剛石的熱膨脹係數比硬質合金小得多，約為高速鋼的1/10。③極高的硬度和耐磨性，金剛石刀具在加工（gōng）高硬度材料時，耐用（yòng）度為硬質合金刀（dāo）具的（de）10—100倍，甚至高達幾百倍。

      3.結語（yǔ）

      采（cǎi）用超高速切削難鈦合金這一加工（gōng）材料， 解決了常規切削鈦合金的（de）難題， 既保證了加工（gōng）質量， 又大幅度提高了生產率，具有良好的發（fā）展前景。超高速切（qiē）削技術用（yòng）於難加工材料的加工正在逐漸（jiàn）成熟， 如何進一步完善超高速（sù）切削鈦合金的加工技術（shù），是有待進一步研（yán）究的課題。