鈦合金的加工難度很大,因為鈦合金的導熱性很差。加之切屑與切削刀具的接觸長度較短,不利于切削熱的散發(fā)。因此,切削刃區(qū)域的溫度很高,大約是切削 45 鋼的兩倍以上。此外,刀具磨損也嚴重。一方面,鈦合金與刀具材料之間的化學親和力很強,很容易與刀具材料中的Ti、Co、C等元素結合,加劇高溫下的粘著磨損。另一方面,鈦合金容易與空氣中的氧、氮發(fā)生反應,形成硬而脆的表面層,加劇刀具磨損。
表1:車削鈦合金刀具幾何參數的選擇
刀具材質 | 前角 | ?后角 | 切削刃傾角 | 主間隙角 | 二次間隙角 | 倒角寬度(毫米) | 倒角前角 | 切削刃半徑(毫米) |
硬質合金車床 | 5~10 | 10~15 | 0~10 | 45~75 | 15 | 0.05~0.3 | 0.10~0 | 0.5~1.5 |
加工量
車削鈦合金的切削速度不宜太高,切削深度可較大,同時進給量要適當。進給量太大會導致切削刃燒傷,而進給量太小則導致加工硬化層時切削刃快速磨損。車削鈦合金時,可采用防銹乳液或極壓乳液進行冷卻和潤滑。車削鈦合金的推薦切削參數如下表
表2:鈦合金車削切削參數的選擇
進給量(毫米) | 切割速度(毫米) |
0.08~0.12 | 87~69 |
0.13~0.17 | 71~59 |
0.16~0.24 | 62~51 |
0.25~0.30 | 53~47 |
0.33~0.44 | 48~41 |
0.45~0.65 | 42~34 |
注:本表使用條件:刀具材料YG8,工件材料TC4,刀具幾何角度前角=5°,后角=10°,主后角=75°,副后角=15°,切削刃口半徑 = 0.5mm,車削深度 = 1mm,干車削。若使用切削液,可適當提高表中轉速。
加工參數
加工溫度
車削鈦合金時,切削溫度高,刀具耐用度低。在切削參數中,切削速度對切削溫度的影響最為顯著。因此,應努力確保所選切削速度下產生的切削溫度在最佳范圍內。使用高速鋼刀具車削鈦合金的建議切削溫度約為 480°C 至 540°C,而對于硬質合金刀具,建議切削溫度約為 650°C 至 750°C。
切削速度Vc
切削速度對刀具耐用性影響最顯著,最好以最佳切削速度操作刀具,且相對磨損最小。車削不同牌號的鈦合金時,由于強度差異較大,應適當調整切削速度。車削深度對切削速度也有一定的影響,應根據不同的車削深度確定切削速度的大小。
進給速度
進給速度對刀具耐用性的影響相對較小。在保證加工表面粗糙度的同時,可選擇較大的進給速度,一般范圍為f=0.1~0.3mm/r。如果進給量太小,刀具可能會在硬化層內切削,從而增加刀具磨損。另外,極薄的切屑在高切削溫度下容易自燃,因此進給速度不允許低于f<0.05 mm/r。
切削深度 (ap) 對刀具耐用性的影響最小。通常選擇較大的切削深度,以避免在硬化層內切削,減少刀具磨損。它還增加了切削刃的工作長度,促進散熱。通常,ap 設置為 1 至 5 mm。