从大气、资料机能和含碳量三方面成分对钛合金切削机能进行分析，同使仉对以上影响成分提出了相应的改进措施，为飞机造作和建理过程中钛合金结构的切削加工奠定了理论和实际基础
。

钛合金资料具备比强度高、耐高温性好、抗侵蚀蹬着良的物理、化学机能，被宽泛利用于航空航天、石油化工、海洋、能源和交通运输等工业领域
。随着现代飞机对隐身机能、抗委顿机能和高强轻质等机能要求的不休提高，钛合金在飞机造作领域的利用日益宽泛，飞机上选取机械加工的零部件所占的比例也相应增长，但基于钛合金自身的物理性质，其切削加工性较差，加工过程中导热性较差，切削时资料黏度较大，导致大量钛合金关键零件、重要零件的切削难度极度大，加工精度不容易保障，因而在飞机造作和建理领域中解决上述钛合金精亲昵削过程中存在的问题，对突破钛合金机械加工的技术瓶颈至关重要
。

1.钛合金零件切削加工的影响成分
钛合金分歧于铝合金、合金钢和镁合金等金属资料，在高速切削情况下，无法保障其加工精度和加工质量
。造成其加工难度大的影响成分重要有以下两个方面：一是资料的固有属性；二是航空结构件的特殊机能要求
。

钛合金资料的固有属性体此刻以下三方面：①由于钛合金的导热性差，摩擦因数大，导致切削热不易传出，且集中在切削区和切削刃左近的较幼区域内
。高温下切削刃的硬度降低，造成刀具寿命的缩短，严重时会直接影响加工零件的精度
。②钛元素化学性质活跃，在300℃以上，钛原子容易与大气中的氢、氧及氮等非金属元素发生强烈的化学反映，形成表表硬化层，在切削热的作用下，该部位温度升高，更容易与空气中的CO₂和油脂中的碳元素发生化学反映，当含碳量＞0.12%时，会形成TiC硬质碳化物，进而加快切削过程中刀具的磨损
。③钛合金对含钛元素的刀具资料拥有极度强烈的化学亲合作用
。④弹性模量E数值较幼，抗拉强杜纂屈服强度比值较幼，进而导致在机械加工过程中刀具会随着工件的动弹发生较大的回弹，从而增长了切削摩擦力，加快刀具磨损，影响加工精度
。

钛合金航空结构件的特殊性要求，重要体此刻以下三方面
。

1）结构复杂，尺寸较大，切削精杜纂质量有严格的要求
。

2）在满足抗拉强度、屈服强度、委顿强化和弹塑形极限等资料个性的前提下，为了进一步满足飞机部门对静载和动载强度的要求，筋板加强结构和薄壁槽腔结构在飞机结构中比力常见，若是选取机械加工方式进行成形造作，从板料到制品，去除量很大，加工过程也容易产生较大变形，产品精度难以保障
。如图1所示为某型飞机TA15钛合金防护栅部门示意图，图2为薄壁槽腔结构示意图
。

3）加工应力大，易变形，加工尺寸难保障
。如图3所示为TC6钛合金长轴类零件图，该零件拥有加工成本昂贵、尺寸要求精密、表形复杂、加工难度大、除屑率高、加工应力大及易变形等特点
。产品在加工过程中要思考应力变形成分的影响，不然极易因变形造成报废
。该产品长轴车削加工以及磨削同轴度、圆跳动的保障是钻研的重点，对技术伎俩、出产前提都提出了很高的要求
。

2.钛合金切削加工改进措施
为了保障钛合金零件的切削加工质量，基于此类资料切削机能的影响成分，能够从刀具选择、切削参数调整和工装夹具设计三个方面对切削机能进行改进
。

（1）刀具资料的选择 

凭据钛合金资料的属性特点，刀具的选择应从降低切削温度、削减粘刀磨损等方面来思考
。

凭据硬质合金刀具资料的组成特点，YT类刀具中含有Ti元素，对待加工迪胙合金零件拥有亲和作用，容易“粘刀”，败坏刀尖，因而加工钛合金时，不应该选择YT类硬质合金刀具
。当选取l m/s以下的低速切削加工时，选用YG类刀具
。为了保险钛合金的高速切削质量，加快加工过程中切削热量的散去，能够选取YG8刀具进行粗加工和断续加工，选用YG3刀具进行精密加工和陆续加工
。

基于以上的论说，钛合金刀具资料必要满足以下特点：①高硬度且具备足够的强度和韧性
。②高耐磨性
。③刀具资料与钛合金亲合能力差，不与钛合金资料发生熔敷、扩散
。

（2）合理的切削参数选择与工序铺排 

刀具切削参数的选择对钛合金加工过程的靠得住性和加工质量有着重要的影响，尤其是切削前角、切削后角和切削刃圆弧半径
。切削刀具和切削前角γo、后角αo示意如图4所示
。

在切削过程中，切削摩擦生热，一部门机械能转化为了热能，且钛合金导热能力较差，热量集中，导致切削工件温度升高，温度升高后新鲜的切削金属表表与空气中的氧、氢、氮等元素发生反映，形成了硬而脆的化合物，切削难度增大，故刀具会发生磨损且磨损地位是前导
。凭据力学推算，数值较幼的前角γo能够降低作用在前导上的摩擦力，进而有效降低刀具磨损
。此表，降低前角γo的数值，可增长切屑与前导的接触面积，既能降低刀尖部位的应力集中，又能加快散热，进而降低切削过程中的崩刀几率
。钻研批注，当前角γo为28°～30°时，刀具的耐用度***高
。切削后角αo作为钛合金机加过程***敏感的参数，αo数值越大，刃口越易切入金属层，但αo数值过大时，切削刃容易崩碎
。凭据加工经验，后角αo拔取15°，既可保障切削刃的敏感性，也可降低刀尖的温度，增长刀具的耐用性
。凭据现实出产经验，切削刃圆弧半径r增大，能够削减刀具的崩落景象
。这是由于切削圆弧的曲率半径增大，切削应力集中系数降落，进而降低加工应力，并提高了刀具使用寿命
。

由于钛合金资料强度高，导热系数低，因而在切削加工过程中，易于在切削区域形成高温，散热慢，不利于热平衡，散热和冷却成效很差，加工后零件变形回弹大，因该原因引起的变形，导致屡次加工的零件成批报废
。为了预防该问题的发生，能够从加工工序上进行合理铺排
。经过反复的测试与验证，加工钛合金零件必要幼进给量切削，并且预留0.5～1mm加工余量，经过解除应力热处置后，能力进行精加工，精加工后还需进行解除应力热处置，这样能够有效解决加工应力变形问题
。

（2）工装夹具设计 

以图3所示迪胙合金TC6长轴类零件为例，该零件在切削加工后必要镀硬铬后保障φ34h8要求，通过***两端顶起表磨两处φ34h8后丈量发现，两端φ34h8尺寸圆跳动超差，并且钛合金切削过程中机床***产生磨损，但更换硬质***后，产品两端***产生磨损，通过增长光滑油等方式均无法解决该问题
。经过反复试验与测试，钛合金和机床***发生的磨损，使钛合金拥有从周围大气中吸收氧和氢的能力，产生组织的α化，并使加工表表强化，当更换的***硬度大于表表强化硬度时，产品自身就会发生磨损，并且在表圆磨床上加工的所有类型钛合金均会出现该问题，加工现场如图5所示
。

为了预防机床***与产品产生互磨，将表圆磨床进行刷新，两***改装为活***，如图6所示
。工件和***一路旋转，这样就预防了机床在旋转过程中与零件产生的摩擦，保障了产品的同轴度，并且解决了所有钛合金表圆切削同轴度的问题
。

3.结语
钛合金切削质量的影响成分有：大气中的碳、氢、氧及氮等元素会造成“冷硬景象”；钛合金的导热性差，严重影响切削刀具寿命和加工精度；碳元素的引入造成钛合金的可切削性降落，同时加快刀具磨损；钛合金对“含钛元素”的刀具的化学亲合作用会加快刀具磨损
。针对以上影响成分，合理选择刀具资料、切削参数、工序和工装夹具等，改善切削加工机能
。

起源：金属加工

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