四軸加工中心精加工鈦合（hé）金的工藝分析

四（sì）軸加工中心精加（jiā）工鈦合（hé）金的工藝分析,鈦合金（jīn）材料由於其密度（dù）小，比強度高（gāo），耐高溫，抗氧化性能好等特點，應用廣泛（fàn）。但鈦合金機械加工性能差，影響（xiǎng）了該材料的廣泛使用。

鈦合金即在（zài）工業純鈦中加入合金元素，以提高鈦的（de）強度。鈦合金可分三種：a鈦合金，b鈦合金和a＋b鈦合金。ab鈦（tài）合金是由a和b雙相組成，這類合金組織穩定，高溫變形性能、韌性、塑性（xìng）較好，能進行淬火、時效處理，使合金強化。鈦合金的性能特點主要表現在：

1/)比強度高。鈦合金密度小/(4.4kg/dm3/)重量輕，但其比強度卻大於超高強度鋼。

2/)熱強性高。鈦合金的熱穩定性好，在300～500℃條件下，其強度約（yuē）比鋁合（hé）金高10倍。

3/)化學活性大。鈦可與空氣中（zhōng）的（de）氧、氮、一氧化碳、水蒸（zhēng）氣等物質產（chǎn）生強烈（liè）的（de）化學反應，在表麵形成TiC及TiN硬化層。

導（dǎo）熱性差。鈦合金導熱性差，鈦合金TC4在（zài）200℃時的熱導率l=16.8W/m·℃，導熱係數是0.036卡/厘米·秒·℃。

鈦合金機加工（gōng）特性分析

首（shǒu）先，鈦合金導熱係數低，僅是鋼的1/4，鋁（lǚ）的1/13，銅的1/25。因切削區散熱慢，不利於熱平衡，在切削加工過程中，散熱（rè）和冷卻（què）效果很差（chà），易於在切削區形成高溫，加工後零件變形回彈大，造成切削刀具扭矩增大、刃口磨（mó）損快，耐用度降低。其次，鈦合金的導熱係數低，使切削熱積於切削刀附（fù）近（jìn）的小麵積區域內（nèi）不易散發（fā），前刀麵摩擦力加大，不易排屑，切削熱不易散發，加（jiā）速刀具磨損。最後，鈦合金化學活性高，在高溫下加工易與刀具材料（liào）起反應，形成溶敷（fū）、擴散，造成粘刀（dāo）、燒（shāo）刀、斷刀等現象。

加工（gōng）中心加工鈦合金特點

·加工中心可以多個零件同時加工，提高生（shēng）產效率。

·提高零件的加工精度，產品一致性好（hǎo）。加（jiā）工中心有刀具補償功能，可（kě）以獲得機床本身的加工精度。

·有廣泛的適應性和較大（dà）的靈活性。如本零件的圓弧加工、倒角和過渡（dù）圓角。

·可以實現一機（jī）多能。加工中心可（kě）以進行銑削、鑽孔、鏜孔、攻絲等一（yī）係列加工。

·可以進行精確的成本（běn）計算，控製生產進（jìn）度。

·不（bú）需要專用（yòng）夾具，節約大量成本經費，縮短生產周期。

·大大減輕了工人的勞動強度。

·可以與UG等加工軟件進行多軸加工（gōng）。

刀具（jù）材料的選擇

刀具材料選（xuǎn）用應滿足下列要求：

·足夠的硬（yìng）度。刀具的（de）硬度必須要遠大於（yú）鈦合金硬（yìng）度。

·足夠的強（qiáng）度和韌性。由於刀具切（qiē）削鈦合金（jīn）時承受很大的扭矩和切削力，因此必須有足夠（gòu）的強度和韌性。

·足夠的耐磨性。由於鈦合金韌性（xìng）好，加工時切削刃要鋒利（lì），因此刀具材料必須有足夠的抗磨損能力，這（zhè）樣才能減少加工硬化。這是選擇（zé）加（jiā）工鈦（tài）合金刀具最重要的參數。

·刀具材料與鈦合金親合能力要差。由（yóu）於鈦合金化學活性高，因此要避免刀具（jù）材料和鈦合金形成溶敷、擴散而成合金，造成粘刀、燒刀現象。

經過對國內常用刀具材（cái）料和國外刀具材料進行試驗表明，采用高鈷刀具效果理想，鈷的主要作（zuò）用能加強二次硬化效果（guǒ），提高紅（hóng）硬性和熱處理（lǐ）後的硬度，同時具有較高的韌性、耐磨性、良好的散熱性。

銑刀的幾何參數

鈦合金（jīn）的加工特性決定刀具的幾（jǐ）何參數與普通刀具存（cún）在著較大區別。

·螺旋角（jiǎo）β選擇較小的螺旋升角，排屑（xiè）槽增大，排屑容易，散熱快（kuài），同（tóng）時也減小切（qiē）削（xuē）加（jiā）工過（guò）程中的切削抗（kàng）力。

·前角γ切削時刃口（kǒu）鋒利，切削輕快，避免鈦合金產生過多切削熱，從而（ér）避免產生二次硬化。

·後（hòu）角（jiǎo）α減（jiǎn）小刀（dāo）刃的磨（mó）損速度，有利（lì）於散熱，耐用度也得到很大程度的提高。

切削參數選擇

鈦合金機加工應選擇較低的切削速度，適當大的進給量（liàng），合理的切深和（hé）精加工量，冷卻要充分（fèn）。

·切削速度VcVc=30～50m/min.

·進給量f粗加工時取較（jiào）大進給量，精加（jiā）工（gōng）和半精加工取適中的進（jìn）給量。

·切削深度apap=1/3d為宜，鈦合金親合力好，排屑困難，切削深（shēn）度太大，會造成刀具粘刀、燒（shāo）刀、斷裂現象。

·精加工餘量αc適中（zhōng）鈦合金表麵硬化層約0.1~0.15mm，餘量太小，刀刃切削在硬化（huà）層上，刀具容易磨（mó）損，應該避免（miǎn）硬化層加工，但切削餘量不宜過大（dà）。

冷卻液

·鈦合金加工最好不用含氯的冷卻（què）液，避免產生有（yǒu）毒物質和（hé）引起氫脆，也能防止鈦合金高溫應力腐蝕（shí）開裂。

·選用合成水溶性乳化液，也（yě）可自配用冷卻液。

·切削加工時冷卻液要保證充（chōng）足，冷卻液循環速度（dù）要快，切削液流（liú）量和壓力要大，加工中心都配有專用冷卻噴嘴，隻要注意調整就能達到預期的效果（guǒ）。

通過（guò）對鈦合金的特性分析，解決了鈦合（hé）金切削加工過（guò）程（chéng）中存在的難題；通過編製正（zhèng）確、科學的加工（gōng）工藝，可以降低成本，提高生產效率（lǜ），得出如下結論：

·用加工中心精（jīng）加（jiā）工鈦合金（jīn），滿足了零件形狀複雜，高精度的要求，且可多件同時加工，提高生產效率。

·高鈷（gǔ）刀具材料是鈦合金理想的加工刀具。

·選擇合理的刀（dāo）具幾何參數、切削參數、冷卻液，可以延長（zhǎng）切削刀具（jù）壽命，提高生產（chǎn）效率。

·安排出合理科學的工藝規程（chéng）是提高效益、節約成本的最佳方法。