钛合金的高比强度、优异的机械性能和耐腐蚀性能，使其成为飞机和发动机的理想制造材料，但其较差的可加工性长期以来严重限制了它们的使用。我来了。近年来，由于加工技术的发展，钛合金被广泛用于制造飞机发动机压缩机、发动机罩、排气系统等零部件，以及飞机大梁框架等结构框架件。 .我司新型飞机发动机用钛合金零部件约占零部件总数的11%。本文总结了我们对钛合金材料由于切削特性和加工方法的差异而产生的特性的认识，以及我们在新模型原型制作时的技术支持方面的经验总结。

1 钛合金的切削加工性和一般原理

钛合金按金相组织分为a相、b相和a+b相，TA、TB、TC代表其牌号和类型。我们新发动机使用的材料是TA和TC。一般铸锻件用TA系列，钢筋用TC系列。

性能和机械加工性

钛合金与普通钢合金相比具有以下优点：

比强度高：钛合金的密度仅为4.5g/cm3，比铁小很多，强度与普通碳钢相近。

优异的机械性能：钛合金的熔点为1660℃，高于铁，具有更高的热强度。

优良的耐蚀性：钛合金表面在550℃以下容易形成致密的氧化膜，难以进一步氧化，对空气、海水、蒸汽和一些酸具有很高的抵抗力。 、碱盐介质的侵蚀能力强。

另一方面，钛合金的切削加工性相对较差。主要原因是：低热导率会导致更高的切削温度并降低刀具的耐用性。 600℃以上的温度在表面形成氧化硬质层，对刀具有很强的磨损作用。低塑性和高硬度导致剪切角大，切屑与前刀面的接触长度很短，前刀面应力大，刀片容易损坏。由于弹性模量低，弹性变形大，后刀面附近的工作面斥力大，加工面与后刀面的接触面为它的存储量很大，消耗也很大。钛合金切削工艺的这些特点使得加工难度很大，导致加工效率低，刀具消耗大。

切割的一般原则

根据钛合金的性能和切削加工的性能，在加工时应考虑以下几点：

钨钴硬质合金和钛合金具有低化学亲和力、高导热性和高强度。具有良好抗冲击性的超细晶粒硬质合金可用于低速断续切削，具有良好高温能力的高速钢可用于成型和复杂工具。

减小前角和增大后角以增加切屑与前刀面的接触长度，减少工件与后刀面的摩擦，采用圆弧过渡刃增加强度，避免尖角咬死和崩刃。保持切削刃锋利，以确保排屑顺畅，避免粘屑脱落。切削速度要低，避免切削温度过高；进给量适中，进给量过高会烧刀；磨损较快——硬化层；以下动作有利于提高刀具耐用度。

必须添加冷却剂以确保在加工过程中充分冷却。
切割钛合金时，加工系统必须具有足够的刚性，因为对刀具的抵抗力相对较高。钛合金容易变形，所以不能增加切削夹紧力，特别是在一些精加工工序中。可根据需要提供特定的辅助支持。

以上是钛合金加工时应考虑的一般原则。事实上，在使用不同的处理方法和不同的条件下，存在着各种矛盾和问题，以及解决问题的重点。

2 钛合金切削技术对策
车削
钛合金切削容易提高表面粗糙度，加工硬化不严重，但切削温度高，刀具磨损快。考虑到这些特性，针对刀具和切削参数采取了以下主要措施：

刀具材料：YG6、YG8、YG10HT根据工厂现有条件选用。
刀具几何参数：刀具前后角合适，刀尖圆角。
降低切割速度。
中等进给速度。
深切。
选用的具体参数如表1所示。
表1钛合金车削参数表工艺车削刀具前角走
° 车刀后角 ao
° 切削刃圆弧半径 re
毫米切割速度v
m/min 切削深度 ap
毫米进给 f
毫米/转
粗加工 5 6～10 1～2 40 3 0.2～0.3
精加工 5 6～10 0.5 60 0.2～0.5 0.1
另外，请注意以下三点。
允许充分冷却。
车削外圆时，刀尖不应高于工件中心。否则，工具很容易粘住。
在精车和车削薄壁零件时，应增加刀具的主倾角（通常为75-90°）。
铣削
铣削钛合金比车削更难。这是因为铣削是间歇切削，切屑往往会粘在切削刃上。当载满切屑的牙齿再次咬入工件时，切屑被敲落并去除。去除形成碎屑的小碎片工具材料会大大降低工具的耐用性。因此，对钛合金的铣削采取了三项措施：

刀具材料：高速钢M42。
提高工艺系统相对于工件夹紧和设备的刚度。

这里值得注意的是，顺切削不用于一般合金钢加工。在顺铣时，铣刀由于机床的丝杠和螺母之间的间隙作用在工件上。 , 进给方向的差异是分的. 击打硬皮会损坏刀具。但由于逆铣时切屑由薄变厚，刀具在切削初期容易与被加工材料发生干摩擦，增加刀具的粘刀和崩刃，但对钛合金而言，后一个矛盾更加明显。 .


此外，为了顺利铣削钛合金，还需要注意以下几点。扩张。
铣削速度应低。
使用锋利的铣刀而不是铲刃的铣刀。
工具的尖端应平稳移动。
使用更多的切削油。
可适当增加切削深度和宽度，提高生产效率。粗加工的切削深度通常为 1.5-3.0 毫米，精加工的切削深度为 0.2-0.5 毫米。
研磨

磨削钛合金零件时的一个常见问题是粘屑导致砂轮堵塞零件表面堵塞和烧伤。原因是钛合金导热系数低，磨削区变热，钛合金与磨粒结合扩散，产生强烈的化学反应。砂轮粘性和堵塞导致磨削比显着降低，扩散和化学反应导致工件材料在磨削表面燃烧，降低零件的疲劳强度。这在磨削钛合金铸件时更为明显。已采取以下措施解决此问题：
选择合适的砂轮材料：绿色碳化硅 TL。
车轮硬度稍低：ZR1。
粗磨石粒度：60。
稍微放慢轮速：10-20m/s。
小一点的饲料。
用乳液很好地冷却。
钻孔

钛合金钻孔难度大，加工过程中经常出现烧刀、断钻等现象。这主要是由于钻头刃磨不良、排屑过早、冷却不良和工艺系统刚性低等几个原因。因此，在钻钛合金时，应注意以下几点：

刀具材料：高速钢M42、B201或硬质合金。
钻头适度刃磨：增大顶角，减小外刃前角，增大外刃后角，使后锥度达到标准钻头的2～3倍。经常退刀，及时清除切屑。注意芯片的形状和颜色。如果在钻孔过程中切屑变得模糊或变色，则表明钻头已经变钝，应及时更换锐化。
加入足量的切削油。大豆油是常用的。可根据需要添加法国OLTIP钻攻专用油。

提高过程系统刚度。钻模应固定在工作台上，钻模导轨应靠近加工表面，并应使用尽可能短的钻头。
此外，还有一些问题需要注意。采用手动进给时，钻头不得在孔内进退。否则，钻头的切削刃会刮伤加工表面，造成钻头加工硬化和变钝。

铰孔
钛合金铰刀磨损不严重。提供硬质合金和高速钢铰刀。工厂常用W18Cr4V、M42、YW1、YG8、YG10HT等。使用硬质合金铰刀时，应采用与钻孔相同的工艺系统刚度来防止铰刀碎裂。钛合金扩孔的主要问题是扩孔不够，可采取以下解决方法对策：用磨石缩小铰刀的余量宽度，使余量不粘在孔壁上，但为保证足够的强度，铰刀的宽度一般为0.1～0.15mm。

切削刃与校准部分之间的过渡应为平滑的圆弧。磨损后应及时重新研磨，各齿的圆弧尺寸应一致。
如有必要，您可以放大校准部分。

铰两次。粗铰余量为0.1mm，细铰余量一般小于0.05mm。
主轴转速60r/min。
铰孔完成后，不能翻转手动铰刀，也不能停止机铰刀完成铰刀。
窃听
攻丝钛合金，尤其是M6mm或更小的小孔，非常困难。主要原因是切屑小，易与切削刃和工件结合，造成表面粗糙度值大，扭矩大。丝锥选择不当或攻丝时操作不正确会导致加工硬化，加工效率急剧下降，有时还会出现丝锥断裂。以下是解决方案：

建议使用1螺纹跳牙丝锥。齿数应少于标准丝锥，一般为2-3齿。切削锥角要大，锥度一般为3-4螺纹长度。切削锥也可以反向倾斜，以方便排屑。尝试使用短丝锥来增加丝锥刚度。丝锥的倒锥部分比标准要大一些，以减少丝锥与工件之间的摩擦。

加工带螺纹的底孔时，先粗钻定位孔，然后再铰孔，以减少底孔的加工硬化。螺距为0.7～1.5mm的螺纹，其导向孔尺寸可加工至国家标准规定的标准螺纹导向孔的上限差，允许增加0.1mm。

如果攻丝孔的位置或工件的形状没有限制，在手动攻丝时使用机器攻丝并暂停，以免因进给不均而导致加工硬化。
钛合金的高比强度、优异的力学性能和耐腐蚀性使其成为飞机和发动机的理想制造材料，但其较差的可加工性长期以来严重限制了其使用。近年来，由于加工技术的发展，钛合金广泛用于制造飞机发动机压缩机、发动机罩、排气系统等零件，以及飞机大梁框架等结构框架零件。 .我们的新飞机发动机钛合金零件约占零件总数的11%。本文总结了我们对钛合金材料由于切削特性和加工方法的差异而产生的特性的认识，以及我们在新模型原型制作时的技术支持方面的经验总结。

1 钛合金的切削加工性和一般原理

钛合金按金相组织分为a相、b相和a+b相，TA、TB、TC代表其牌号和类型。我们新发动机使用的材料是TA和TC。一般铸锻件用TA系列，钢筋用TC系列。

性能和机械加工性

钛合金与普通钢合金相比具有以下优点：

比强度更高：钛合金的密度仅为4.5g/cm3，远低于铁，强度与普通碳钢相近。

优异的机械性能：钛合金的熔点为1660℃，高于铁，具有更高的热强度。

优良的耐蚀性：钛合金表面在550℃以下容易形成致密的氧化膜，难以进一步氧化，对空气、海水、蒸汽和一些酸具有很高的抵抗力。 、碱盐介质的侵蚀能力强。

另一方面，钛合金的切削加工性相对较差。主要原因是：

低热导率会导致更高的切削温度并降低刀具的耐用性。

当温度超过600℃时，表面会形成一层氧化硬质层，对刀具有很强的磨损作用。

低塑性和高硬度导致大的剪切角，切屑与前刀面之间的接触长度非常短，前刀面上的应力高，并损坏刀片。
由于靠近后刀面的工件弹性模量低，弹性变形大，表面斥力大，加工面与后刀面接触面积大，磨损严重。
钛合金切削过程的这些特点使加工变得非常困难，导致加工效率低，刀具消耗高。

切割的一般原则

根据钛合金的性能和切削加工的性能，在加工时应考虑以下几点：

钨钴硬质合金和钛合金具有低化学亲和力、高导热性和高强度。缓慢而间歇机械加工可采用耐冲击性能优良的微晶硬质合金，高温性能优良的高温钢可用于成型工具和复杂工具。

减小前角和增大后角以增加切屑与前刀面的接触长度，减少工件与后刀面的摩擦，采用圆弧过渡刃增加强度，避免尖角咬死和崩刃。

保持刀片锋利，以便顺利去除切屑并防止碎裂。

切削速度应低，以避免切削温度过高。如果进给速度中等，太多会烧刀。切削刃在硬化层下工作，这增加了工具的耐用性。

必须添加冷却剂以确保在加工过程中充分冷却。

切削钛合金时，切削阻力比较大，因此加工系统必须保证足够的刚性。钛合金容易变形，所以不能增加切削夹紧力，特别是在一些精加工工序中。可根据需要提供特定的辅助支持。

以上是钛合金加工时应考虑的一般原则。事实上，在使用不同的处理方法和不同的条件下，存在着各种矛盾和问题，以及解决问题的重点。机器攻丝，避免手动攻丝和进给不规则和中途停止造成的加工硬化。