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简述钛合金材料的机械加工工艺 【摘 要】 钛合金材料具有抗蚀性能好、力学 性能佳、强度高、质量轻等优点，因此被广泛应用， 但钛合金材料也具有硬度高、塑性低、导热系数低、 弹性模量低等缺点，所以钛合金材料的切削加工性能 较差。为此，本文就钛合金材料的机械加工工艺进行 介绍。 【关键词】 钛合金材料 机械加工 切削加工 1 引言 钛合金材料具有诸多优缺点，而其缺点包括硬度 高、塑性低、导热系数低、弹性变形大、弹性模量低 等。因此，钛合金加工过程，导热系数小定会使材料 的切削温度过高； 比热小定会使材料的局部温升过快， 进而降低刀具的使用寿命；弹性模量低定会加剧材料 表面的加工回弹，进而导致刀具磨损或者崩刃；高温 环境里，化学活性强定会加剧其与氮、氢、氧间的化 学作用，进而增加机械加工的难度。此外，钛合金加 工过程，切削条件、刀具材料、切削加工时间均会对 切削加工的综合效率造成影响，因此钛合金材料切削 加工过程，必须对相关方面进行严格控制。 2 钛合金材料的机械加工工艺 钛合金材料的机械加工工艺种类繁多，比如电火 花加工、铣削、车削、磨削、钻削、攻丝等。钛合金 材料的机械加工过程，刀具材料、切削液、加工工艺 参数、刀具几何参数均属重要的影响因素，因此必须 予以高度重视。 （1）切削液。钛合金材料的切削加工过程，切削 液的使用既能降低刀刃的热量，也能冲走切屑，进而 实现切削力的降低，可见切削液的使用必须合理，如 此方能实现零件加工表面质量以及生产效率的改善。 目前，常用的切削液包括非水溶性油质溶液、水基可 溶性油质溶液、 水或碱性水溶液三种。 （2）刀具材料。 由前文可知，钛合金材料具有硬度高、塑性低、导热 系数低的缺点，因此加工过程势必表现出切削温度高、 切削力度大的特点，进而加剧刀具的磨损以及降低刀 具的使用寿命，可见所选刀具材料必须具有耐磨性高、 硬性强的特点。目前，常用的刀具材料包括高速钢牌 号、硬质合金牌号、涂层刀具（抗粘结性能强、抗氧 化性能强、耐磨性好等）、立方氮化硼刀具 （热硬性高、 硬度高等）、聚晶金刚石刀具（硬度高、耐磨性高、导 热性高、摩擦系数低等）五种。 （3 ）刀具的几何参数。 钛合金材料的粗加工过程，尽量选用前 /后角小、刚性 高的刀具，比如钛合金 TC4 的粗加工，前角取 0～3°。 钛合金材料的精加工过程，尽量选用刀刃较锋利、刀 齿较密、前 /后角以及螺旋角偏大、刀刃负倒棱小或者 无倒棱的刀具，比如钛合金 TC4 的精加工，前角取 8～ 15°。若选用镗刀或者圆车刀加工钛合金，前 / 后角分 别取 10～15°、8～14°，刀尖圆弧半径取 0.2～ 0.6mm；若选用螺纹车刀，前 /后角分别取 0°、10°； 若选用成型车刀，前 /后角分别取 5°、 10°。钻头的 设计必须满足排屑流畅性的要求，即螺旋角取 25～ 30°、就钻头螺旋槽进行抛光处理、钻芯厚度取 1/4 钻头直径；根据实情就横刃进行修磨，以确保钻头的 强度以及定心作用更好，此外钻头顶角取 135～ 140°、钻头后角取 12～15°，以增加切削的宽度以 及厚度。铣刀的设计必须满足钛合金的切削要求。就 立铣刀而言，前 /后角分别取 6～8°、6～12°，螺旋 角取 35～40°（前段取3°），而刀尖圆弧半径取 0.5～ 0.6mm。攻丝的切削环境往往保持着半封闭状态，因 此切削液顺利流至切削区的难度较大，且润滑以及散 热效果较差，外加钛合金仅有较小的弹性模量，如此 极易引起