隨著先進製（zhì）造技術愈來愈廣泛地應用於製造業（yè），超高速切削技術應用於鈦合金的切削加工顯現出了明顯的優越性。本文主要就（jiù）超高速切削鈦合金過程中對刀具耐用度、加（jiā）工效（xiào）率和加工質量等影響極大（dà）的刀具材料重點闡述， 以尋求刀具與鈦合金的最佳匹配。

      鈦合金化學親和力大， 導熱（rè）性差（chà）且強度高， 使切削溫度大（dà）幅提（tí）高、刀具磨損加劇（jù），用傳統的加工方法難（nán）以加工（gōng）。長期以來， 改善鈦合（hé）金切削加工性的途徑一直在探索中，合理選擇刀具材料及刀具幾何參數、合理製定切削用量、采（cǎi）用適當的切削液（yè）等均可在不同程度上提高難加工（gōng）材料的切（qiē）削加工性。迄今已經有了一些方法，常用的有專門熱處理（lǐ）、加熱切削、向切削區引入超聲波及振動等。但這些方法普遍存在著效率低、成本高且加工質量難保證等弊端。而超高速切削加工（gōng）可（kě）大幅提高（gāo）鈦合金加工的生產（chǎn）效率及加工質量。

      1.超速切削的（de）特點及刀具材料

      （1）高速切削技術

      高速切削（xuē）是一個（gè）相對概念，如何（hé）定義，目前尚無（wú）共識。通常把（bǎ）切削速度比常規高（gāo）出5—10倍的切削加工叫做（zuò）高速切削或超高速切削。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（huá）分比常規切速幾乎提高了一個數量級，而且有繼續提（tí）高的趨勢。

      高速切削技術是在機床結構（gòu）及材料、機（jī）床（chuáng）設計製造技術、高速主軸（zhóu）係統、快速進給（gěi）係統、高性能CNC控製係統、高性能刀夾係統、高性能刀具材料及刀具設（shè）計製造技術、高效高精度測量測試技術、高速切削機理、高速切削工藝（yì）等諸多相關硬件與軟件技術均得到充分發展的基礎（chǔ）之上綜合而成的。因此，高速切削加工是一個複雜的係統工程，涉及機床、刀具、工件、加（jiā）工工藝過程參數及（jí）切削機（jī）理等諸多方麵。

      該技術為“輕切削”方（fāng）式（shì），每一刀切（qiē）削排屑量小，切削深度小，即ap與ae很小（xiǎo）。其有以下幾個（gè）優點。加工（gōng）時間短，效率高。高速切削的材料去除（chú）率通常是（shì）常規的3—5倍。

      刀具切削狀況（kuàng）好，切削力小，主軸軸承、刀具（jù）和工（gōng）件受力均小。由於切削速度高，吃（chī）刀量（liàng）很（hěn）小，剪切變形區窄（zhǎi），變形（xíng）係數ξ減小，切削力降低30%—90%。同時，由於切削力小，讓刀也小，提高了加工質量。

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

      可完成高硬度材料和硬度高達HRC40—62淬硬鋼的（de）加工。如采用帶有特殊塗層（TiAlN）的硬質（zhì）合金刀具，在高速、大進給和（hé）小（xiǎo）切削量的條件下（xià）， 完成（chéng）高硬度材料和淬硬鋼的加工，不僅效率高出電加工（EDM）的3—6倍，而且（qiě）表麵（miàn）質量很高（Ra0.4），基本上不用（yòng）鉗工拋光（guāng）。

      （2）超高速切削的刀（dāo）具材料

      由於超高速切削的速度比常（cháng）規（guī）切削速度高幾倍甚（shèn）至十幾倍，切削溫度很高，因此超高速切削對刀具材（cái）料提出了更高的要求。刀具材料應具備高的耐熱性、抗熱衝擊性，良好的高（gāo）溫（wēn）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（liào）主（zhǔ）要有塗層硬質合金、TiC（N）基硬質（zhì）合金、陶瓷刀具、聚晶金剛石PCD和立方氮化硼等。

      2.超高速（sù）切削鈦合金

      超（chāo）高速切削鈦合金是（shì）在高應變率響應的作用下， 改善其加工性能，從而得到高的加工質量。超（chāo）高速切削鈦合金的速度一般控製在（zài）150—1000m/min範圍。

      超高（gāo）速切削鈦合金的關鍵技術除了切（qiē）削速度外， 還有刀具主軸單元及進給單元製造技術、機（jī）床支承及輔助單元（yuán）製（zhì）造技術、加工測試技術等諸多因素。

      根據鈦合金（jīn）自身（shēn）對（duì）刀具材料的（de）要求（qiú），以及超高速切削對刀具材料（liào）提出的特殊要求，研究（jiū）發現適宜於超高速切削的幾種常用的刀具材料與鈦合金的匹配性存在很大差異。

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

      3.結語

      采用超高速切削難鈦合金這一加工材料， 解決了常規切削鈦合金的難題， 既保證（zhèng）了加（jiā）工質量， 又大幅度提高了生產率，具（jù）有良好（hǎo）的發展前景。超高速切削技術用於難加工材料的加工正在逐漸成（chéng）熟， 如何進一步完善超高（gāo）速切削鈦合金的（de）加（jiā）工技術，是有待進一步研究的課題。