鈦(tai)合(he)金(jin)材(cai)料(liao)具有諸(zhu)多優缺點(dian)，而(er)其(qi)缺點(dian)包括(kuo)硬度高(gao)、塑性(xing)低(di)(di)、導(dao)熱(re)系數低(di)(di)、彈(dan)性(xing)變(bian)形大、彈(dan)性(xing)模(mo)量低(di)(di)等。因此，鈦(tai)合(he)金(jin)加(jia)工過(guo)程(cheng)，導(dao)熱(re)系數小定(ding)會(hui)使(shi)材(cai)料(liao)的(de)(de)切削溫度過(guo)高(gao)；比熱(re)小定(ding)會(hui)使(shi)材(cai)料(liao)的(de)(de)局部溫升過(guo)快，進(jin)而(er)降低(di)(di)刀(dao)具的(de)(de)使(shi)用壽命(ming)；彈(dan)性(xing)模(mo)量低(di)(di)定(ding)會(hui)加(jia)劇(ju)材(cai)料(liao)表(biao)面(mian)的(de)(de)加(jia)工回彈(dan)，進(jin)而(er)導(dao)致(zhi)刀(dao)具磨損或者崩刃；高(gao)溫環境里(li)，化學(xue)活(huo)性(xing)強定(ding)會(hui)加(jia)劇(ju)其(qi)與氮(dan)、氫、氧間(jian)(jian)的(de)(de)化學(xue)作(zuo)用，進(jin)而(er)增加(jia)機械加(jia)工的(de)(de)難度。此外，鈦(tai)合(he)金(jin)加(jia)工過(guo)程(cheng)，切削條件、刀(dao)具材(cai)料(liao)、切削加(jia)工時(shi)間(jian)(jian)均會(hui)對(dui)切削加(jia)工的(de)(de)綜合(he)效率造成影響，因此鈦(tai)合(he)金(jin)材(cai)料(liao)切削加(jia)工過(guo)程(cheng)，必須對(dui)相關方(fang)面(mian)進(jin)行嚴格(ge)控(kong)制。

鈦合金材料的機械加工(gong)工(gong)藝

鈦合金(jin)(jin)材(cai)(cai)料的機械加(jia)工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝種類繁(fan)多，比如(ru)電(dian)火(huo)花加(jia)工(gong)(gong)、銑削(xue)(xue)、車削(xue)(xue)、磨(mo)削(xue)(xue)、鉆削(xue)(xue)、攻絲等。鈦合金(jin)(jin)材(cai)(cai)料的機械加(jia)工(gong)(gong)過程，刀具材(cai)(cai)料、切(qie)削(xue)(xue)液、加(jia)工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝參(can)數、刀具幾何參(can)數均屬重(zhong)要的影響因素，因此必須予以高(gao)度重(zhong)視。

（1）切(qie)(qie)削液(ye)。鈦合(he)金材(cai)料的(de)(de)切(qie)(qie)削加(jia)工過程，切(qie)(qie)削液(ye)的(de)(de)使用既能(neng)降低刀刃的(de)(de)熱量(liang)，也能(neng)沖走切(qie)(qie)屑，進(jin)而實現(xian)切(qie)(qie)削力(li)的(de)(de)降低，可(ke)(ke)見切(qie)(qie)削液(ye)的(de)(de)使用必須合(he)理，如此(ci)方能(neng)實現(xian)零件加(jia)工表面(mian)質量(liang)以(yi)及生產效率(lv)的(de)(de)改善。目前，常(chang)用的(de)(de)切(qie)(qie)削液(ye)包括非水溶(rong)性油(you)(you)質溶(rong)液(ye)、水基(ji)可(ke)(ke)溶(rong)性油(you)(you)質溶(rong)液(ye)、水或堿性水溶(rong)液(ye)三種(zhong)。

（2）刀(dao)具(ju)材(cai)(cai)料。由(you)前(qian)文可知(zhi)，鈦(tai)合金(jin)材(cai)(cai)料具(ju)有(you)硬度(du)高、塑性(xing)(xing)(xing)低、導(dao)熱系數(shu)低的缺(que)點(dian)，因此(ci)加(jia)工過(guo)程勢(shi)必表(biao)現出(chu)切削(xue)溫度(du)高、切削(xue)力度(du)大的特點(dian)，進而加(jia)劇(ju)刀(dao)具(ju)的磨(mo)損以(yi)及(ji)降低刀(dao)具(ju)的使用壽命，可見所選(xuan)刀(dao)具(ju)材(cai)(cai)料必須具(ju)有(you)耐磨(mo)性(xing)(xing)(xing)高、硬性(xing)(xing)(xing)強的特點(dian)。目前(qian)，常用的刀(dao)具(ju)材(cai)(cai)料包括(kuo)高速鋼(gang)牌號、硬質合金(jin)牌號、涂層(ceng)刀(dao)具(ju)（抗(kang)(kang)粘結性(xing)(xing)(xing)能(neng)強、抗(kang)(kang)氧(yang)化性(xing)(xing)(xing)能(neng)強、耐磨(mo)性(xing)(xing)(xing)好等）、立(li)方氮化硼刀(dao)具(ju)（熱硬性(xing)(xing)(xing)高、硬度(du)高等）、聚(ju)晶金(jin)剛石刀(dao)具(ju)（硬度(du)高、耐磨(mo)性(xing)(xing)(xing)高、導(dao)熱性(xing)(xing)(xing)高、摩擦系數(shu)低等）五種。

（3）刀(dao)具(ju)的(de)(de)(de)(de)(de)幾何參數(shu)(shu)。鈦(tai)(tai)合(he)(he)(he)金材料的(de)(de)(de)(de)(de)粗加(jia)工過(guo)程，盡量(liang)(liang)選用前(qian)(qian)(qian)(qian)/后角(jiao)(jiao)(jiao)小、剛性(xing)高的(de)(de)(de)(de)(de)刀(dao)具(ju)，比(bi)(bi)如鈦(tai)(tai)合(he)(he)(he)金TC4的(de)(de)(de)(de)(de)粗加(jia)工，前(qian)(qian)(qian)(qian)角(jiao)(jiao)(jiao)取(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)0～3°。鈦(tai)(tai)合(he)(he)(he)金材料的(de)(de)(de)(de)(de)精加(jia)工過(guo)程，盡量(liang)(liang)選用刀(dao)刃(ren)較(jiao)鋒利(li)、刀(dao)齒(chi)較(jiao)密、前(qian)(qian)(qian)(qian)/后角(jiao)(jiao)(jiao)以(yi)(yi)及(ji)(ji)(ji)螺(luo)(luo)(luo)旋(xuan)(xuan)角(jiao)(jiao)(jiao)偏大、刀(dao)刃(ren)負(fu)倒棱小或者無(wu)倒棱的(de)(de)(de)(de)(de)刀(dao)具(ju)，比(bi)(bi)如鈦(tai)(tai)合(he)(he)(he)金TC4的(de)(de)(de)(de)(de)精加(jia)工，前(qian)(qian)(qian)(qian)角(jiao)(jiao)(jiao)取(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)8～15°。若(ruo)選用鏜(tang)刀(dao)或者圓車(che)刀(dao)加(jia)工鈦(tai)(tai)合(he)(he)(he)金，前(qian)(qian)(qian)(qian)/后角(jiao)(jiao)(jiao)分(fen)別取(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)10～15°、8～14°，刀(dao)尖(jian)圓弧半徑取(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)0.2～0.6mm；若(ruo)選用螺(luo)(luo)(luo)紋車(che)刀(dao)，前(qian)(qian)(qian)(qian)/后角(jiao)(jiao)(jiao)分(fen)別取(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)0°、10°；若(ruo)選用成型(xing)車(che)刀(dao)，前(qian)(qian)(qian)(qian)/后角(jiao)(jiao)(jiao)分(fen)別取(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)5°、10°。鉆頭(tou)的(de)(de)(de)(de)(de)設(she)計(ji)必(bi)須滿足排屑流暢性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)要求，即螺(luo)(luo)(luo)旋(xuan)(xuan)角(jiao)(jiao)(jiao)取(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)25～30°、就(jiu)鉆頭(tou)螺(luo)(luo)(luo)旋(xuan)(xuan)槽進(jin)行拋光處理、鉆芯(xin)厚(hou)度取(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)1/4鉆頭(tou)直徑；根據實情(qing)就(jiu)橫刃(ren)進(jin)行修(xiu)磨，以(yi)(yi)確(que)保(bao)鉆頭(tou)的(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度以(yi)(yi)及(ji)(ji)(ji)定心作用更好，此(ci)外鉆頭(tou)頂(ding)角(jiao)(jiao)(jiao)取(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)135～140°、鉆頭(tou)后角(jiao)(jiao)(jiao)取(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)12～15°，以(yi)(yi)增加(jia)切(qie)(qie)削(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)寬度以(yi)(yi)及(ji)(ji)(ji)厚(hou)度。銑刀(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)設(she)計(ji)必(bi)須滿足鈦(tai)(tai)合(he)(he)(he)金的(de)(de)(de)(de)(de)切(qie)(qie)削(xue)(xue)要求。就(jiu)立銑刀(dao)而言(yan)，前(qian)(qian)(qian)(qian)/后角(jiao)(jiao)(jiao)分(fen)別取(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)6～8°、6～12°，螺(luo)(luo)(luo)旋(xuan)(xuan)角(jiao)(jiao)(jiao)取(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)35～40°（前(qian)(qian)(qian)(qian)段取(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)3°），而刀(dao)尖(jian)圓弧半徑取(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)0.5～0.6mm。攻絲(si)的(de)(de)(de)(de)(de)切(qie)(qie)削(xue)(xue)環境(jing)往往保(bao)持著(zhu)半封閉狀態，因此(ci)切(qie)(qie)削(xue)(xue)液順利(li)流至切(qie)(qie)削(xue)(xue)區的(de)(de)(de)(de)(de)難度較(jiao)大，且潤滑以(yi)(yi)及(ji)(ji)(ji)散熱效果(guo)較(jiao)差，外加(jia)鈦(tai)(tai)合(he)(he)(he)金僅(jin)有較(jiao)小的(de)(de)(de)(de)(de)彈性(xing)模量(liang)(liang)，如此(ci)極易引起絲(si)錐扭斷(duan)或者崩齒(chi)。針對該情(qing)況，優化攻絲(si)的(de)(de)(de)(de)(de)幾何參數(shu)(shu)尤其重要，即切(qie)(qie)削(xue)(xue)錐部分(fen)后角(jiao)(jiao)(jiao)取(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)6～12°，前(qian)(qian)(qian)(qian)角(jiao)(jiao)(jiao)取(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)7～10°，切(qie)(qie)削(xue)(xue)錐角(jiao)(jiao)(jiao)取(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)5～7°30′，校正(zheng)齒(chi)型(xing)面鏟后角(jiao)(jiao)(jiao)取(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)1°。鉸刀(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)設(she)計(ji)必(bi)須符合(he)(he)(he)鈦(tai)(tai)合(he)(he)(he)金彈性(xing)模量(liang)(liang)較(jiao)小的(de)(de)(de)(de)(de)特性(xing)，即鉸刀(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)前(qian)(qian)(qian)(qian)/后角(jiao)(jiao)(jiao)分(fen)別取(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)3～5°、10°，切(qie)(qie)削(xue)(xue)刃(ren)寬度取(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)0.15mm。

（4）鈦合金材料(liao)的切(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)加工工藝(yi)參數。針對(dui)斷續切(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)以(yi)及連續切(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)的情況。

鈦合金(jin)(jin)鉆(zhan)(zhan)(zhan)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)加(jia)工過(guo)程(cheng)，時(shi)常會出現(xian)(xian)(xian)(xian)斷(duan)鉆(zhan)(zhan)(zhan)以(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)及(ji)(ji)(ji)燒(shao)刀(dao)現(xian)(xian)(xian)(xian)象(xiang)，而此(ci)(ci)現(xian)(xian)(xian)(xian)象(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)因(yin)包括鉆(zhan)(zhan)(zhan)頭(tou)(tou)刃(ren)(ren)磨(mo)欠佳、冷卻不佳、排屑(xie)(xie)不及(ji)(ji)(ji)時(shi)、工藝系統剛性(xing)差等。針對(dui)上述(shu)情(qing)(qing)況(kuang)(kuang)，必須對(dui)下列(lie)方面進(jin)(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)嚴格控(kong)制(zhi)(zhi)：一是(shi)勤退(tui)刀(dao)以(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)及(ji)(ji)(ji)及(ji)(ji)(ji)時(shi)清除切(qie)屑(xie)(xie)，同時(shi)對(dui)切(qie)屑(xie)(xie)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)顏色以(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)及(ji)(ji)(ji)形狀進(jin)(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)跟蹤(zong)觀察；二是(shi)加(jia)足切(qie)屑(xie)(xie)液(ye)；三(san)是(shi)把(ba)鉆(zhan)(zhan)(zhan)模與工作臺(tai)固定(ding)起來，同時(shi)鉆(zhan)(zhan)(zhan)模引導與加(jia)工表面應(ying)盡(jin)(jin)量(liang)貼近，以(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)縮短(duan)鉆(zhan)(zhan)(zhan)頭(tou)(tou)；四是(shi)手(shou)動(dong)(dong)進(jin)(jin)(jin)(jin)給過(guo)程(cheng)，孔內鉆(zhan)(zhan)(zhan)頭(tou)(tou)應(ying)前后(hou)運動(dong)(dong)，以(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)免(mian)因(yin)鉆(zhan)(zhan)(zhan)刃(ren)(ren)摩擦(ca)加(jia)工表面而造成(cheng)鉆(zhan)(zhan)(zhan)頭(tou)(tou)變鈍。銑(xian)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)要求(qiu)進(jin)(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)斷(duan)續切(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)，因(yin)此(ci)(ci)銑(xian)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)過(guo)程(cheng)時(shi)常出現(xian)(xian)(xian)(xian)銑(xian)刀(dao)崩刃(ren)(ren)、切(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)與刀(dao)齒粘(zhan)結等現(xian)(xian)(xian)(xian)象(xiang)，而粘(zhan)結嚴重者(zhe)甚至會損(sun)傷刀(dao)齒或者(zhe)引起崩刃(ren)(ren)。針對(dui)此(ci)(ci)情(qing)(qing)況(kuang)(kuang)，最(zui)好采取(qu)順銑(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)切(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)方法，因(yin)為順銑(xian)切(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)較(jiao)平(ping)穩，且刀(dao)齒切(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)路徑較(jiao)短(duan)，同時(shi)從厚至薄的(de)(de)(de)(de)(de)(de)切(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)順序能夠(gou)有效控(kong)制(zhi)(zhi)切(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)粘(zhan)結現(xian)(xian)(xian)(xian)象(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)出現(xian)(xian)(xian)(xian)，如此(ci)(ci)既能控(kong)制(zhi)(zhi)銑(xian)刀(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)磨(mo)損(sun)量(liang)，又能增強(qiang)刀(dao)具的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐用(yong)度(du)以(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)及(ji)(ji)(ji)降(jiang)低加(jia)工表面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)粗糙度(du)。切(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)錐(zhui)(zhui)(zhui)(zhui)角盡(jin)(jin)量(liang)大(da)(da)些，而錐(zhui)(zhui)(zhui)(zhui)度(du)部(bu)分(fen)取(qu)3～4扣螺(luo)紋長度(du)為宜。此(ci)(ci)外，切(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)錐(zhui)(zhui)(zhui)(zhui)部(bu)分(fen)應(ying)盡(jin)(jin)量(liang)磨(mo)出負傾角，以(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)方便排屑(xie)(xie)；盡(jin)(jin)可(ke)能使用(yong)短(duan)絲錐(zhui)(zhui)(zhui)(zhui)，由此(ci)(ci)實(shi)現(xian)(xian)(xian)(xian)絲錐(zhui)(zhui)(zhui)(zhui)剛性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)增加(jia)；絲錐(zhui)(zhui)(zhui)(zhui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)倒錐(zhui)(zhui)(zhui)(zhui)部(bu)分(fen)盡(jin)(jin)量(liang)大(da)(da)些（較(jiao)標準值），由此(ci)(ci)控(kong)制(zhi)(zhi)工件與絲錐(zhui)(zhui)(zhui)(zhui)間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)摩擦(ca)。鈦合金(jin)(jin)磨(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)時(shi)常因(yin)粘(zhan)屑(xie)(xie)問(wen)題而導致(zhi)零(ling)件表面燒(shao)傷或者(zhe)砂(sha)輪(lun)堵(du)塞，因(yin)為鈦合金(jin)(jin)導熱性(xing)較(jiao)差，定(ding)會加(jia)劇磨(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)區的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫升，進(jin)(jin)(jin)(jin)而引起鈦合金(jin)(jin)與磨(mo)料(liao)粘(zhan)結或者(zhe)發生化學反應(ying)，如此(ci)(ci)知(zhi)道(dao)燒(shao)傷工件的(de)(de)(de)(de)(de)(de)加(jia)工面以(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)及(ji)(ji)(ji)降(jiang)低零(ling)件的(de)(de)(de)(de)(de)(de)疲勞強(qiang)度(du)。針對(dui)上述(shu)情(qing)(qing)況(kuang)(kuang)，常見的(de)(de)(de)(de)(de)(de)控(kong)制(zhi)(zhi)方法為優化磨(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)工藝參數(shu)，比如：砂(sha)輪(lun)材料(liao)――綠碳化硅TL；砂(sha)輪(lun)硬度(du)――ZRI；砂(sha)輪(lun)速度(du)――10～20m/s；砂(sha)輪(lun)粒度(du)――60，此(ci)(ci)外進(jin)(jin)(jin)(jin)給量(liang)盡(jin)(jin)量(liang)控(kong)制(zhi)(zhi)到較(jiao)低水平(ping)，同時(shi)用(yong)乳(ru)化液(ye)進(jin)(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)完全(quan)冷卻。就鈦合金(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)攻絲而言(yan)，應(ying)優選跳(tiao)牙絲錐(zhui)(zhui)(zhui)(zhui)，注(zhu)意齒數(shu)取(qu)2～3齒。

綜(zong)上所述，鈦(tai)合(he)(he)金(jin)(jin)材料(liao)具(ju)有諸多(duo)優缺點，而其(qi)缺點嚴重影響著(zhu)鈦(tai)合(he)(he)金(jin)(jin)材料(liao)的(de)切(qie)(qie)削加(jia)工(gong)(gong)，因此(ci)鈦(tai)合(he)(he)金(jin)(jin)材料(liao)的(de)切(qie)(qie)削加(jia)工(gong)(gong)過程，必須(xu)充分(fen)考(kao)慮到可能的(de)影響因素以及(ji)必須(xu)滿足的(de)特性要(yao)求，尤其(qi)應從刀具(ju)材料(liao)、切(qie)(qie)削液、加(jia)工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝(yi)參數(shu)、刀具(ju)幾何參數(shu)方面(mian)對鈦(tai)合(he)(he)金(jin)(jin)材料(liao)的(de)切(qie)(qie)削加(jia)工(gong)(gong)進行控制(zhi)，以提高鈦(tai)合(he)(he)金(jin)(jin)材料(liao)加(jia)工(gong)(gong)的(de)綜(zong)合(he)(he)效率。