钛合金加工刀具选择的研究

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1、钛合金加工刀具选择的研究以优异的综合力学性能、低密度以及良好的耐腐蚀性，被誉为是一种使人类走向太空时代的战略性金属材料，不仅在航空航天及军工领域得到广泛的使用，而且开始逐渐渗透到经济生活的各个方面。随着中国航空航天事业的发展，钛合金的加工技术受到更多的关注和研究。钛合金以优异的综合力学性能、低密度以及良好的耐腐蚀性，被誉为是一种使人类走向太空时代的战略性金属材料，不仅在航空航天及军工领域得到广泛的使用，而且开始逐渐渗透到经济生活的各个方面。随着中国航空航天事业的发展，钛合金的加工技术受到更多的关注和研究。　　[关键词]钛合金；切削加工；刀具　　

2、：TG71：A：1009-914X（2013）07-0267-01　　一、钛合金切削加工的特点　　钛合金本身所具有的物理和化学性能给切削加工带来了困难，具体表现有以下6点。　　（1）钛合金的导热性差，是不良导热体金属材料。由于导热、导温系数小，是45号钢的1/6，所以在加工时所产生的高热量不能有效扩散，同时刀具的切削刃和切屑的接触长度短，使热量大量聚集在切削刃上，温度急剧上升，导致刀刃的红硬性下降，刀刃软化，加快刀具磨损。　　（2）钛合金的亲和力大。钛合金在加工中黏刀现象严重。增大了刀体与工件的摩擦，摩擦导致大量的热，降低了刀具的使用寿命。　　

3、（3）高的化学活性。在加工中，随着切屑温度的升高，容易与空气中的O、N、CO、CO2、H2O　等发生反应，使间隙元素O、N的含量增加，工件的表面氧化变硬，难以加工，增大了刀具单位面积上所承受的切削力，刀尖应力变大，同时使前刀面和后刀面与工件的摩擦加剧，这将导致刀刃迅速磨损或崩刃。　　（4）钛合金的变形系数不大于1。在切削加工中，刀-　屑接触面积小，增大了切屑和前刀面的摩擦，提高了切削温度，加快了刀具前刀面磨损。　　（5）钛合金的弹性模量小，在切削中容易产生较大变形、回弹、扭曲和振动，造成加工件几何形状和精度差，表面粗糙度增大，刀具磨损增加。　　

4、（6）不同的加工方法，钛合金的加工难度不同。按机械加工由易到难排序为：车削、铣削、钻削、磨削。其中钻小直径深孔更困难。　　二、钛合金切削加工的刀具材料　　钛合金加工的高成本是阻碍其广泛使用的主要原因，寻求一种高效率、低成本的加工方法已成为当今钛合金研究的热点。刀具材料的选择对于钛合金的加工有很大影响。加工钛合金的理想刀具材料必须同时具备较高的热硬度，良好的韧性、耐磨性，高的导热系数和较低的化学活性，在铣削时，刀具还应具有良好的抗冲击性。　　1、硬质合金刀具　　硬质合金刀具是目前加工钛合金应用最为广泛的一种刀具。因其低廉的价格、优良的导热性、较高

5、的硬度、韧性和红硬性己成为国内企业加工钛合金的首选。硬质合金按晶粒的大小可分为普通硬质合金、细晶粒硬质合金和超细晶粒硬质合金；按化学成分可分为钨钴类（YG）、钨钴钛类（YT）和添加稀有碳化物类（Y/min的情况下车削钛合金Ti-6A1-4V时，PCD刀具并没有发生粘结磨损，在刀具前、后刀面也都粘有较多钛合金，这些粘着物会被切屑慢慢带走，不会图2硬质合金刀具对切削刃带来损害，因为在刀具表面会形成一层薄薄的TiC层，这种TiC层很稳定，能很大程度降低PCD刀具前、后刀面的粘结和扩散磨损。但是由于PCD刀具刀尖锋利和切削温度高，在切削加工中更易发生微

6、崩刃和石墨化引起的沟槽磨损。　　3、聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具　　聚晶立方氢化硼PCBN车刀，PCBN刀具的硬度虽然略低于金刚石，但却远远高于其他高硬度材料，而且PCBN　刀具热稳以优异的综合力学性能、低密度以及良好的耐腐蚀性，被誉为是一种使人类走向太空时代的战略性金属材料，不仅在航空航天及军工领域得到广泛的使用，而且开始逐渐渗透到经济生活的各个方面。随着中国航空航天事业的发展，钛合金的加工技术受到更多的关注和研究。钛合金以优异的综合力学性能、低密度以及良好的耐腐蚀性，被誉为是一种使人类走向太空时代的战略性金属材料，不仅在航空航天及军工领域

7、得到广泛的使用，而且开始逐渐渗透到经济生活的各个方面。随着中国航空航天事业的发展，钛合金的加工技术受到更多的关注和研究。　　[关键词]钛合金；切削加工；刀具　　：TG71：A：1009-914X（2013）07-0267-01　　一、钛合金切削加工的特点　　钛合金本身所具有的物理和化学性能给切削加工带来了困难，具体表现有以下6点。　　（1）钛合金的导热性差，是不良导热体金属材料。由于导热、导温系数小，是45号钢的1/6，所以在加工时所产生的高热量不能有效扩散，同时刀具的切削刃和切屑的接触长度短，使热量大量聚集在切削刃上，温度急剧上升，导致刀刃的

8、红硬性下降，刀刃软化，加快刀具磨损。　　（2）钛合金的亲和力大。钛合金在加工中黏刀现象严重。增大了刀体与工件的摩擦，摩擦导致大量的热，降低了刀具的使用