基于鈦合金材料的機械加工工藝分析

裘敏浩

（貴州電子信息職業技術學院，貴州 凱里 556000）

基于鈦合金材料的機械加工工藝分析

裘敏浩

（貴州電子信息職業技術學院，貴州 凱里 556000）

鈦合金的材料導熱系數好，具有良好耐熱抗腐蝕性，現在已經在各個領域被廣泛應用。本文從鈦合金的特性入手，來對鈦合金材料的機械加工工藝進行詳細分析，希望可以對相關工作者起到一定的借鑒作用。

鈦合金材料；機械加工；工藝分析

鈦合金材料的機械加工需要遵循一定的原則，其原則本身與鈦合金的自身具有的基本性質有著密切的聯系。在常見的鈦合金材料的機械加工工作中，我們要對所用的切割道具材料進行合理選擇，還要保持加工幾何參數的合理性。在實際操作中通?？梢赃x擇車削、攻絲、電火花等加工工藝。通過這些基本的原則，才能保證加工過后的鈦合金材料可以滿足基本使用需求。下面筆者就對鈦合金材料的加工工藝進行分析。

1 鈦合金材料特性及應用

鈦合金材料在20世紀50年代被發現并逐漸被廣泛應用。鈦合金的強度高，并且抗腐蝕性以及耐熱性都較好，所以在機械加工領域也受到了廣泛的應。隨著對鈦合金的不斷研究以及科學技術手段的不斷發展，其在機械加工領域的運用也逐漸成熟，但是從實際運用情況來看，其在進行機械加工時還存在著諸多問題。例如鈦合金與其他金屬不同，其自身的導熱性較差還有較強的化學活性，所以實際的加工操作還是比較困難的。所以在進行機械加工時，一定要嚴格遵守鈦合金材料的加工原則，按著正確的加工程序進行加工，保證機械加工可以順利完成，并盡可能少的減少其不當操作帶來的影響。

2 鈦合金材料的機械加工原則

一個科學合理的機械加工原則，是高水平機械加工工藝的基本要求。如果在進行機械加工過程中沒有嚴格遵守其加工原則，其加工出的鈦合金產品質量必然會受到相應程度上的影響，降低生產線上的整體質量。下面我們就對鈦合金的機械加工原則展開詳細論述。

（1）合理的選用刀具材料。機械加工中的刀具是整個機械加工過程中的核心器具，所以在選擇時要對鈦合金材料特性以及切割刀具材料的基本特性進行充分考慮。在對切割刀具進行選擇時要充分考慮到切割刀具的特性、所選用的切割方法以及涉及到的加工技術。另外，還要充分考慮到加工經濟上的合理性，在保證鈦合金材料成品的質量同時，盡可能的降低加工成本，保證加工的經濟效益。

（2）優化切削條件。在實際機械加工操作時，需要去盡可能的保證高質量的機械加工切削條件，盡可能的滿足機械加工系統的剛性需求。還有在實際的加工操作時，相關的工作人員要對加工機床結構之間間隙進行合理調整，其主要是為了減少機床主軸部件的徑向跳動，提高鈦合金產品的加工質量。另外還要盡可能的去減少加工刀具的切削長度，增加刀具的厚度，其可以在一定程度上提高刀具的剛度以及強度，降低刀具在使用中的損耗，增加刀具的使用壽命。

（3）控制切削量在合理的范圍之內。鈦合金材料與其他的金屬材料相比，有著很多獨特的性能特點。例如在進行切削加工操作時要對鈦合金材料的切削量進行合理控制，由于鈦合金材料與其他金屬材料相比，其本身據有獨特的材料性質，如果按照其他金屬材料的切削量，則在實際的操作中會對切削進度有一定的影響。所以合理的控制切削量可以保證切削操作的順利進行，提高生產效率。

對于切削量的控制我們可以從以下幾個方面入手。第一，要適當的降低切削速度，因為如果切削的速度過快，必然會增加刀具溫度，如果刀具的溫度過高那么就會降低刀具的剛性強度，從而增加刀刃在切削過程中的損耗，降低刀刃的使用壽命。第二，增加切削深度，據相關的實驗證據表明，其切削深度與切削溫度沒有太大的關系，所以在降低切削速度的同時在一定程度上增加切削深度，可以增加切削操作的工作效率。但是特別注意的是在進行粗車操作時，要保證刀具的刀刃完全進入所切割的鈦合金表面內部，這樣可以有效的降低刀刃的磨損程度，以及刀刃崩壞現象的發生。第三，禁止在切削加工流程中停止走刀，因為如果在切削操作的過程中停止走刀，那么刀刃和正在切削的鈦合金材料就會增加自身所程度的摩擦力，也會有一定的幾率使得鈦合金表面硬化，導致加工的產品無法使用，造成經濟損失。

（4）進行適當的熱處理和切量控制。在進行機械加工時，應該進行適當的熱處理，通過對鈦合金材料進行適當的加熱，改變鈦合金的性質，使得可以更好的控制鈦合金材料在機械操作中所受到的損壞，還可以在一定程度上優化鈦合金材料的切削加工。另外還要對機械加工時鈦合金切削量進行控制，如果在切削過程中，出屑量較大，那么很有可能影響機械加工進度，還有可能造成器械故障，造成不必要的經濟損失。

（5）重視對切屑的控制。切屑控制是整個機械加工過程的重要操作，這主要是由鈦合金材料的一些性能特點，以及機械切削特點等因素決定的。在實際加工過程中，需要實施一定的斷屑措施，來保證加工過程的順利進行。

3 機械加工技術分析

鈦合金的機械加工主要包括：車削、鉆削、銑削、攻絲、電火花等。英國在鈦合金加工方面有著先進的技術手段，早在20世紀末，英國某一航空公司率先研究并使用了插銑的技術，被許多公司企業所采用，并且取得了很好的生產效果，另外該公司經過一系列的實驗，選用硬質合金銑刀能夠取得更好的機械加工效果，能夠提高加工速度，節省時間。下面從切削液、刀具、工藝參數等幾方面進行闡述。

（1）切削液。在進行鈦合金機械加工時，刀刃切削過程中會產生大量的熱量和切屑，這些都需要切削液的存在來予以有效解決，當然選擇使用切削液也是十分有講究的。研究表明，有效的冷卻和合理的應用切削液能夠很好的提高生產率和生產質量。常見的切削液為水溶液，堿性的、油性的等。在國外一些企業為了提升鈦合金的機械加工效率，減少刀具的損壞，采用鹵素潤滑冷卻液，能夠起到很好的冷卻效果，但是它在鈦合金表面易形成一層鹽外殼，會在高溫與壓力的條件下腐蝕機械，因此要注意清除鹽層，還有要注意，在裝配工序中不能使用這種冷卻液。還有些企業公司，研發出固體類型的潤滑劑，但是該種潤滑劑可能會對機械造成摩擦等損害，所以能否使用還有待考究。

（2）刀具材料。刀具的性能直接影響機械加工的質量和效率，鈦合金有下面幾種特點：可塑性不強、不易導熱、硬化傾向高等，另外在實際的鈦合金材料加工過程中，會產生高溫、高壓等環境，這樣就對刀具的選擇有很高的要求，通常情況下，為了減小刀具磨損，增加使用壽命，會選擇硬度高、耐磨性好的刀具，主要有以下幾種類型，高速鋼、硬質合金、涂層型、立方氮化硼等，其中高速鋼刀具有高鋁和高鈷兩種；硬質合金刀具則分成粗細加工兩種；涂層刀具則是有很大的發展空間，它可以人為的提高抗氧化性以及抗粘結性等，使得刀具的性能得以提升，能夠應對鈦合金加工的苛刻條件；立方氮化硼刀具，硬度高、熱硬性好被多個國家的企業所采用，并取得較好的加工效果；聚晶金剛石刀具，它能夠很好的契合鈦合金加工的高溫、高速等條件，并且能保證較高的穩定性，被廣泛使用。

（3）刀具的幾何參數。刀具主要可以分為車刀、鉆頭、銑刀、絲錐、鉸刀等，使用車刀進行粗加工時應當保證前后角尺寸符合機械加工的要求，精加工時，為了提高加工質量，保證鈦合金表面光滑度、尺寸精準等，要求刀刃無倒棱。鉆頭，設計鉆頭是要注意加工時的排屑和冷卻，設計合理的螺旋角度，另外還要保證足夠的強度和定性等。銑刀，銑刀會直接接觸到鈦合金的表面，因此需要有針對性的精心設計，以應對鈦合金的加工特性。絲錐，通常為了防止齒崩和扭斷，應當將前角設為6～9度，切削錐部分后角為5～11度，錐角為5～7度。鉸刀，主要是需要考慮鈦合金的彈性模量小，保持前角為3～5度，后角10度左右。

（4）加工工藝的參數。利用車削的方法削帶硬皮的鈦合金工件時，15

4 結語

目前，鈦合金材料的應用越來越廣泛，加強對鈦合金的機械加工工藝的分析研究是十分有必要的，經過上文的敘述，主要可以從刀具、切削、工藝參數等方面來進行改進和提高，提升鈦合金的生產質量和產量，相信可以有效推動鈦合金相關產業的發展。

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