航空航天材料的高速切削.doc

航空航天材料的高速切削日期: 2009-02-17 大中小来源：中国刀具商务网现代航空航天机体所用材料中金属材料占有较大比例，它们主要是轻合金(铝合金、镁合金)、合金钢和钛合金(如表28与表29中民航机和军用机的使用材料情况)，复合材料已成为现代航空航天机体必不可少的材料，目前使用的复合材料主要是纤维增强树脂基复合材料。从表28与表29中还可以看出：复合材料和钛合金在飞机机体上使用的比例有逐年增加的趋势，特别是在军用机上。现代喷气式发动机上压气机部分主要用钛合金制造，铁基和镍基合金也占一定比例。燃烧室和涡轮部分主要用镍基高温合金。未来的航空航天机体及其发动机在沿用已有先进材料的同时，金属间化合物、陶瓷及以它们为基体的复合材料，碳碳复合材料，金属基复合材料和铌合金、钼合金等将正式应用并占领重要地位。本节主要介绍铝合金、镁合金、钛合金和高温合金的高速切削技术。1铝及铝合金铝及其合金是银白色的金属材料。铝的密度为27gcm3，仅为钢的13左右，它还具有良好的耐腐蚀性，因为在它的表面上很容易形成一层致密的Al2O3保护膜。纯铝的强度不足，熔炼时在铝中加入适量的硅、铜、镁、锌、锰等元素就成为铝合金。铝合金具有较高的强度，能用于制造承受载荷的机械零件。经过一定的热处理，其强度可以进一步提高。从表28和表29中可以看出，虽然铝合金的用量呈下降趋势，但在民航机中，使用最多的仍然是铝合金，铝合金是首选的航空材料，在军用机中也占有较大比例。表2-8 民航机使用各种结构材料的重量百分比(A表示空中客车系列，B表示波音系列)铝合金钢钛合金复合材料其他第一代0.2%3.2%第二代3：47430084%、76%13%、13%4%、4%1%、5%1%、2%第三代B768B757、432078%、76.5%12%、13.5%2%、6%、4.5%3%、3%5.5%1%、2%第四代B777A34070%75%8%2%11%、8%1%、3%铝合金按生产工艺分为变形和铸造两大类。变形铝合金包括防锈铝合金、硬铝合金和超硬铝合金及锻铝等，我国的牌号分别是LF、LY和LC及LD，美国为5000系列、2000系列禾H 7000系列。某些硬铝合金与锻铝合金又称易切削铝合金如2024(美国牌号，相当于LYl 2)，606 1(相当于I,D30)，6063(相当于LD3 1)等。防锈铝合金用于制造飞机油箱、火箭燃料存贮箱、蒙皮、骨架等不承力或低承力部件。硬铝合金表面包一层纯铝，以增加其耐腐蚀性，用以制造中等强度的结构件，如骨架、支柱、隔框、蒙皮、螺旋桨桨叶等。加入锌、镁、铜等元素的超硬铝合金的比强度相当于高强度钢，用于制造主要的承力部件，如大梁、桁条、翼肋、加强框、蒙皮、起落架部件等。铸造铝合金含有较多的铜、硅等合金元素，能铸造出各种复杂形状的零件，但因其塑性差而不宜压力加工。我国铸造铝合金的牌号是ZL，铸造铝合金用来制造发动机的气缸体、活塞、油泵等。近年来高强度铸造铝合金广泛用于飞机结构中，代替锻件和型材。近年来，航空上使用的铝合金几乎全是改进的铝合金。改进的方法包括微调化学成分，提高铝合金的纯度，使铁、硅等杂质含量降低，加入高熔点稀土元素，细化晶粒租改进塑性等。美国出现了改进的2124、2224、2324、2048、7050、7150、7175、7475合金；俄罗斯有改进的B96。为进一步降低密度，自20世纪20年代起人们就探索铝锂合金的开发，目前西方已有20多种牌号的铝锂合金，其中用量较大的是2090和8090，俄罗斯用于战斗机和民航机的铝锂合金牌号主要1420合金，在1420合金基础上改进的1421和1423合金、高强度和耐腐蚀的1450与145 1合金等。铝锂合金主要用于制造飞机机身和机翼蒙皮、控制舵面、桁条、机身框架、导弹壳体等。据统计，在航天工业中每减轻l kg结构重量所获得的经济效益比航空工业高10倍以上，所以航天工业更重视使用铝锂合金，它们用于制造燃料存贮箱、卫星结构件和空间站等。we易切削铝合金在航空航天工业应用较多，适用的刀具有K1 0、K20、PCD(聚晶金刚石)等，切削速度在20005000mmin，进给量在320mmin，材料去除率3040kgh。刀具前角为1 21 8，后角为101 8，刃倾角可达25。铸铝合金根据其Si含量的不同，选用的刀具也不同，对Si含量小于1 2的铸铝合金可采用K10、Si3 N4刀具，当Si含量大于12时，可采用PCD及CVD金刚石涂层刀具。对于Si含量达1618的过硅铝合金，最好采用PCD或CVD金刚石涂层刀具，其切削速度可达1100mmin，进给量为0125 mmr。聚晶金刚石(PCD)是高速加工铝合金比较理想的刀具材料。国内外各厂家生产的PCD刀具种类较多，其性能各不相同，推荐的切削用量也有区别，应按加工要求正确选择、合理使用。复杂型面铝合金的高速切削加工，也可用整体超细晶粒硬质合金和粉末高速钢及其涂层刀具。为避免由于铝与A12 03基陶瓷的化学亲和力而产生粘结，一般不宜采用A12 03基陶瓷刀具。选择切削用量时，也应先说明铝合金的含硅量，随含硅量的增加，所选择的切削速度降低。在航空航天部门，高强度铝合金整体构件通常都采用“整体制造法”制造，即在整块毛坯上切除大量材料后，形成高精度的铝合金复杂构件，其切削工时占整个零件制造总工时的比例很大。整体结构件还具有结构复杂、壁薄等特点，从而使得整体结构件加工周期长、产品质量难于控制，尤其薄壁加工时，零件尺寸更是难以保证。在高速加工中，由于小的切削力会减轻薄壁的机械变形，另外切削时产生的热量由切屑带走而来不及传递到工件中，避免引起零件的热应力变形，可以稳定地完成薄壁加工。这是航空航天制造业开发和应用高速切削技术的主要原因。整体结构件制成品的重量往往只有毛坯件的1520，也就是说，有8085的铝材变成了切屑，如图2-25所示的7075铝。合金零件(相当于LC9)，壁厚：0.330mm，底厚：0.38 l mm，外形：2388223582.6mm3，毛坯质量：1818kg，加工后质量：145 kg。对这样大型、壁薄、加强肋复杂的铝合金零件进行高精度、高效率加工是切削加工技术中的一个难题。采用高速切削，主轴转速18000rmin；进给速度2400027000mmmin；刀具直径1820mm；最大切深200mm，可大幅度提高生产效率，切削效率为传统切削的2.52.8倍，大型零件的铣削加工仅要100300小时，并可节省经费，降低制造成本。图2-25 7075铝合金零件的高速切削加工高速铣削铝合金工件，一般采用的切削速度为4000m/min，在美国的航空航天工业中，采用50007500mmin的切削速度已比较普遍，进给速度为220mmin，单位时间材料切除率达100150cm3min，以达到缩短加工时间的目的。铝合金的切削速度还可以更高，但目前受到机床主轴所能达到的最高转速和功率的制约。飞机大型复杂整体结构件采用高速数控加工技术是近几年飞机零件加工技术发展的一种趋势。20世纪90年代中后期，飞机制造商添置了许多先进的多坐标高速数控铣和加工中心用于各种整体结构件加工。波音Bertsche Engineering公司的高速加工中心，用于航空航天铝合金、复合材料零件的加工。波音公司还在Wichita军机制造分部配有法国Forest Line公司43 m3 m2m高架3龙门5坐标Minumac 30TH数控铣床，加工空中客车飞机结构件的英国航宇(BAe)、原德国汉堡DASA公司、负责贝尔直升机结构件制造的Remele公司等都配有数量不等的法国Forest Line公司的高速5坐标龙门铣床，其中Remele公司多达6台，主轴功率40kW，转速40000rm毗可加工零件壁厚薄到076mm。同时还配有Fischer机床头，主轴功率75kW，转速5000rmin，可加工尺寸很大的机翼壁板，切削效率很高。贝尔直升机公司还添置了Marwin公司用于加工飞机结构件的Automax双主轴5坐标高速加工中心，规格为20m8 m9m，主轴转速2d000rmin，进给速度20mmin。 Marwin Production Systerns公司生产的高速加工机床Automax可加工规格达5 m25 m的整体铝材薄壁航空零件。而专门加工飞机机翼蒙皮的机床长度可达87 m，能同时加工6件Airbus客机的机翼蒙皮板。图2-26是美国Ingersoll公司为英国British Aerospace公司提供的大型高速型面铣床。床身底面积为33 m1 5 m，约有三层楼高，它主要用来加工大型铝合金飞机零件。该机床装有4个液体静压主轴头可同时进行切削，主轴直径245 mm，长度240mm，主轴电动机在1000020000rmin范围内的输出功率为150kW。4个主轴同时工作时，工件材料的去除率可达26000cm3min。为满足铝合金高速加工的需要，目前许多刀具公司推出了加工铝合金的新型面铣刀，直径范围40200mm，考虑到高速回转时将产生很大的离心力，直径80mm以上的刀体由高强度铝合金制造(图2-27)，适用于飞机大型铝合金构件、汽车铝合金箱体的高速切削加工，最高转速可达24000rmin，最高切削速度为6000mmin。在加工硅铝合金的变速箱壳体时切削速度达2513 mmin，进给速度达9000mmmin。如在加工中心上加工燃烧室，刀具直径160，刀具齿数z=10，刀具材料：金刚石，刀体SPHWl204PDR-A88WCDl 0，带切削液。工件材料为GK A1Sil0Mg(Cu)。切削用量：切削速度：4021 mmin(转速8000rmin)，进给速度：5760mmmin(每齿进给量0072mmz)，切削宽度：140mm，背吃刀量：2mm。切削效果：客户要求加工12000个工件，实际加工了12876个。高速切削加工时大部分切削热由切屑带走，工件整体温升较低，工件的热变形相对较小，因此可用来加工薄壁铝合金件(图2-28)。应用整体式硬质合金立铣刀精铣铝合金的薄壁部分，薄壁高20mm，厚0.2mm，切削时的切削速度为603mmin，工作台进给速度9600mmmin。图2-26 大型高速型面铣床1一基座 2、6一可移动铣头及滑台 3、4一顶部辅助支承导轨 5一工件安装和夹压台 7一主支承导轨及驱动系统图2-27 高强度铝合金铣刀刀体图2-28薄壁铝合金件图2-29的薄壁铝合金件壁厚分别为0.2mm、0.3 mm、0.4mm，高度20mm。顺铣，粗加工工序单边轴向背吃刀量l mm，精加工工序每边背吃刀量2mm直到整个深度20mm。我国航空航天行业也不同程度开始应用高速加工技术，对高SiAl铸铝、锻铝合金多采用超细硬质合金、TiCN及TiAlN涂层硬质合金刀具材料和标准结构各类刀具加工。以铣削加工铝合金工件为例，切削速度1000mmin，进给速度15 mmin，每齿进给量0.35 mmz。图2-29薄壁铝合金件2镁合金纯镁中加入铝、锌、锰等元素就成为镁合金，镁合金也分为变形和铸造两类，在我国的牌号分别为MB和MZ。镁合金的强度比铝合金低，但由于密度小，因此比强度却比铝合金高，使用它能达到减重的目的。在飞机上变形镁合金用于制造蒙皮、壁板、翼肋、长桁等，铸造镁合金能承受较大的冲击和振动载荷，用于制造机轮轮毂、电机壳体、仪表外壳二压气机机匣等。在航天工业中镁合金用于制造火箭、人造卫星部件。加入钇、钪和其他稀土元素可提高镁合金的力学和抗腐蚀性能，加入51 5的锂来组成镁锂合金。在20世纪60年代镁锂合金就用于“阿波罗飞船的起动火箭防护罩、防宇宙尘壁板、人造卫星部件等。镁锂合金在飞机上用于机翼和机身构件、蜂窝夹层结构等。由于镁锂合金刚性好，比强度高，镁锂合金还用于战斗机和武装直升机的防弹装甲。镁合金比强度高的特性对于现代一些手提电子类产品也是至关重要的，成为理想的超薄型笔记本电脑的外壳材料，而对于车辆，这一特性将。显着地减少其激活惯性，并节省燃料消耗。镁合金有高散热性能与良好的阻隔电磁波功能，成为现代高档电子产品的理想材料。镁合金的工业产品的主要应用见表211。镁合金切削力小，切削能耗低，是软钢的16、铝的12，非常易于切削加工，切削过程中发热少，切屑易断，力具磨损小，寿命长。可以在高速、大切削量下进行加工。表2-12所示为镁合金与其他材料的可切削加工性比较。工件材料可加工型指数工件材料可加工指数镁合金500碳素钢80130铝合金300不锈钢5095铜200镍合金1055镁合金加工的另一个突出特点是可以干切削加工，不需研磨抛光。镁合金散热快，不用切削液也能得到较好的表面质量。镁合金铸件在一次切削加工后所得到的表面粗糙度，是其他金属需要两次甚至多次切削后才能达到的。据报道，镁合金加工表面粗糙度可达0.1m，并且这一水平在无论高速或低速、有没有切削液的情况下都能达到。但是，镁合金也存在其他金属切削加工所没有的缺点。由于镁合金低的热容量和比较高的热膨胀特性，切削加工中细切屑容易引燃，这是镁合金切削加工中急需解决的问题，必须加强安全生产措施。须指出的是，当采用非常高的速度切削时，镁合金具有粘结刀具表面形成积屑瘤的倾向。积屑瘤和镁切屑易燃性是镁合金高速加工的两个主要限制因素。镁合金加工刀具材料的选用主要取决于切削用量。原则上任何刀具材料，包括普通碳素钢都可以用于加工镁合金。虽然普通碳素钢刀具寿命较长，但对于大批量加工生产则不推荐。实验表明，高速钢刀具切削镁合金时的寿命与硬质合金刀具切削其他金属时的寿命相当。虽然硬质合金刀具较之高速钢刀具价格偏贵，但当大批量切削加工时，更倾向推荐硬质合金刀具，因为刀具寿命更长，切削精度更高。金刚石刀具很少采用，只有在表面质量要求极为严格或加工镁基复合材料的情况下才予以考虑。镁合金切削加工用刀具要求刀刃锋利，刀具几何角度适宜。一般说，、加工钢、铝合金的刀具设计也适用于镁合金。但由于镁合金具有低热容量的特性，当切削温度超过480 ，细切屑极易燃烧起火，因此刀具设计中应尽量使产生的切削热降低到最低。同其他结构材料比，镁合金切削力小、热容量也相对较低。对于铣削加工，相对于通用标准铣刀，前角应减小，适当加大卷屑槽空间，并减少铣刀刀片数量。此外，还应保证后角足够大，以减少刀具与工件已加工表面之间的摩擦，避免过多热量积聚，防止积屑瘤产生。特别须注意的是保持前、后刀面光洁，避免使用钝、有缺口或崩刃的刀具。镁合金切削加工时的切削力主要受切削角，特别是前角的影响。将车刀的前角由25降低至1 5，切削力将提高50。其中硬质合金刀具的前角较高速钢刀具的小，以降低刀具材料剥落。副切削刃对切削的影响不是很显着，可以根据具体要求确定，副主偏角过大容易引起刀振。镁合金加工刀具的刀尖圆弧半径比其他合金加工时要小，在要求的表面粗糙度下可采用更大的进给速度。从单刃车削加工刀具及其设计出发，对车刀的六个基本角度和刀尖圆弧半径加以比较。表2-13为单刃车刀粗、精加工三种金属材料软钢、铝合金和镁合金的对比。表中给出的参数为平均数值，具体可根据实际情况加以调整。表2-13 单刃车材料前角g副前角g后角g副后角g主偏角g副偏角g刀尖粗车钢8146660穿衣搭配去皱脸上有红血丝怎么办左旋什么牌子的眼线液好祛斑哪种眼部滋润好去角质男士用什么护肤品好 1.63铝202010105301.63镁155151530301.00精车钢81466601.63铝202010105105.10镁158151515301.00镁合金切削用量的合理选用应依据其切削加工特性，并结合实际生产要求，合理选择切削用量，同时应综合考虑以下原则，有效保证切削加工质量。 (1)切削速度对切削刃温度的影响很大，镁合金切削力小、热导率高，切削过程散热快，因此能够实现高速切削。但切削速度高于300mmin和进刀量小于0.02mmr会增加引火的危险。在切削速度低于210mmin时，甚至在最不利的条件下(钝的刀具和小的进给量)不易引燃切屑。若对工件公差要求严格，镁合金的热膨胀特性必须加以考虑，这时应采用较低的切削速度和小进给量，减少升温过快的可能。 (2)实验证明，背吃刀量对刀刃温度影响小，所以增大背吃刀量对镁合金的切削是有利的。细微的切削会增加工件的发热，采用比较大的进给量和背吃刀量，可减少过度的发热。特别是粗车时，要保证刀刃完全进入被切削的镁合金表面内，以防止磨损或崩刃。镁合金的切削加工工艺有：(1)车削 采用车削很容易获得250m以上的表面粗糙度。如果表面粗糙度要求为50100m，就应严格确保刀具锋利、采用较小的切削速度和进?给量，并尽可能采用金刚石刀具。(2)刨削 用于龙门刨削和牛头刨削的单刃刀具形状与车削、镗削刀具相同。由于刨削速度相对较低，因此可以采用大进给量和深切削获得较好的经济性，一般是每一切削行程最大分别取为12.5 mm和25 mm。但取值较大时，应当注意冷变形，刨削工序通常无需采用切削液。(3)铣削 通常情况下，镁合金可以采用标准设备在粗、精铣速度达300900mmin下进行加工，并且进给率和背吃刀量也尽可能取大值。除非为了避免高速在工件上产生残余应力，这时才进行低速切削。(4)钻孔 镁合金切削阻力小，很容易钻削深度直径比达20的深孔。注意保持刃口锋利，对螺旋槽表面进行抛光修磨，以利于排屑。钻孔操作应遵循低速大进给的原则，速度一般为30100mmin，进给量取决于孔大小，通常对于直径1.651 mm的孔，进给量取为0.0250.76mmr。(5)锯削 锯削加工中镁合金所需功率只有软钢的16，因此与其他合金的切削加工相比，能够高速锯削。相应要求采用较大齿距和大容屑槽，以加快切屑排除。锯削加工可以采用高速钢和硬质合金刀片，硬质合金刀片无论寿命还是加工速度都较之高速钢刀片要好。镁合金的加工需防止冲水排屑，特别是当加工深孔或者采用大进给量、高速切削时。因为遇水的镁合金粉末容易产生氢气，所以加工时可使用矿物油，严禁使用酸性类的切削液，动物油和植物油也不推荐使用。大多数粘度较低的矿物油切削液在切削镁合金时用作冷却液是满意的。但为了防止腐蚀镁合金，切削液的游离酸含量要求低于0.2。切削液流量为1 51 9Lmin时可以提供良好的冷却功能。在攻丝、铰孔、深孔加工过程中，切屑容易积聚堵塞，这时切削液可以起到清洗和排屑作用。水溶性油、油化乳水液或任何类型的水溶液不应该用于镁合金。镁合金易腐蚀，水降低了镁合金废屑的价值，并且水与镁发生反应生成氢，氢易于燃烧，具有爆炸性。当贮存和运输机加工车间的废屑时有引起火灾的危险性。另外清除镁屑时，需注意喷气嘴是否有水。总之，切削加工镁合金过程中增加切屑引燃可能性的因素主要包括：小进给量、钝刀、刀具后角较小、容屑槽过小、经常停刀、无切削液条件下高速切削等。但与机加工镁合金有关的火灾是容易控制的，尽量将加工中产生的切削热降到最低，为此应注意如下几点。保持刀具锋利和磨光，避免使用钝、有缺口或崩刃的刀具；减少刀具与已加工表面摩擦，选择适宜的前、后角。合理分配切削用量。使粗车时的温度在精车前降下来，或分两道工序进行。这时除留下必要的精车余量外，其余加工余量应尽可能在粗车时一次或少数几次切完，背吃刀量最好大于0.05 mm。大进给量厚切屑，避免产生极易起燃的细薄或粉末状切屑，此种切屑特别容易起燃。避免切屑积聚，在切削未完成之前避免刀具在工件表面停刀；严格控制切削速度，降低切削温度；当采用小进给量时，采用矿物油切削液减少热量积聚。避免将刀具与镁合金工件上的钢铁镶嵌件碰撞而引起火花。切削加工过程中不可避免地会产生镁屑及火花，如厂房内通风不良，空气中镁尘浓度过大，一旦火花与空气或地面的镁尘接触，轻则燃烧，重则爆炸。为了保证切削加工安全顺畅进行，应及时清除镁屑，避免切屑在机床和王作服上积聚；保持加工区域整洁干燥，远离切屑；将干切屑放置于干净、有盖的钢容器中；适量配备消防器材，并选择恰当的灭火材料，不许使用加剧镁合金切屑燃烧的水或任何普通的液体或泡沫灭火器。3钛合金钛合金比强度(强度密度)远大于其他金属结构材料，热强度高，低温性能好，因此使用温度范围宽，抗腐蚀性能强。这些突出优点使钛合金被广泛应用在航空、航天、海洋(包括快艇、潜水艇、浮台、海洋石油开采等)、陆军武器装备、汽车、化工、体育等领域。钛合金按工艺特点可分为变形钛合金、铸造钛合金和粉末钛合金三大类，按性能特点则主要分为高温钛合金、低温钛合金、阻燃钛合金、高强度钛合金、中强度钛合金、低强度高塑性钛合金、耐蚀钛合金等。钛合金按金相可分为型钛合金、+型钛合金、型钛合金。我国钛合金就是按金相特点进行分类编号的：型钛合金为TA系列(如Ti-5Al-25 Sn合金的牌号为TA7)；型钛合金为TB系列(如Ti-5 Mo-5V-8 Cr-3A1合金牌号为TB2)；+型钛合金为TC系列(如Ti-6A1-4V合金的牌号为TC4)。对于铸造钛合金,若其成分跟变形合金相同，则其牌号就在变形合金牌号前加字母“Z”(例如铸造Ti-6Al-4V的牌号为ZTC4)，如为铸造合金独有的成分，则为ZT系列(如Ti-5 A1-5 Mo-2Sn-0.3 Si-0.02Ce合金的牌号为ZT3)。钛合金化学活性大，导热系数小，弹性模量小，因此钛合金刚性差，加工时易变形，加工表面的回弹量大，造成切削时变形系数小，切削温度高，单位面积上的切削力大，冷硬现象严重，刀具后刀面的剧烈摩擦、黏附、黏结磨损严重。切削加工钛合金应从降低切削温度和减少黏结两方面出发，选用热硬性好、抗弯强度高、导热性好、抗黏结、抗扩散、抗氧化、与钛合金亲和性差的刀具材料。YT类硬质合金会与钛合金产生剧烈亲和，加剧刀具的黏结磨损，不宜用来切削钛合金。普通速度切削时一般选用YG类硬质合金，选择硬质合金刀具时，通常采用一种小径向切人法切削钛合金零件，主要目的在于解决钛合金加工中的高切削温度的技术难题，并可达到高速切削。在采用小径向切人法切削过程中，选择比刀具的半径小很多的背吃刀量进行径向切人。由于选择很小的背吃刀量，就可大大地提高切削速度，其结果是极大地减少了每个切削刃的切削时间，延长其非切削时间，即增加了切削刃的冷却时间，可很好地控制切削温度己虽然小径向切 深不会带来高金属切除率，但可提高加工精度。切削钛合金的复杂、多刃刀具，可选用高钒高速钢、高钴高速钢或铝高速钢等刀具材料。高钴高速钢、粉末冶金高速钢是高效铣削钛合金的理想刀具材料，尤其在较小刚性的机床上加工钛合金。高韧性的高速钢刀具可以通过加大背吃刀量而不是通过提高切削速度实现高金属切除率加工。虽然陶瓷刀具材料被广泛用来加工各种难加工材料，特别是高温合金材料如镍基合金，但由于其导热性差、断裂韧性较小和对钛的化学活性，陶瓷刀具很少用来加工钛合金。一般也不能选择含钛的涂层材料刀具切削钛合金，因为刀具和工件之间亲和力强。采用金刚石和PCBN。刀具材料高速切削钛合金，可取得显着效果。如用天然金刚石刀具在乳化液冷却的条件下加工TC4钛合金，切削速度可达200mmin，比用YG类硬质合金加工高出好几倍(用硬质合金时的速度只有2050m/min)，而且金刚石刀具几乎看不出有多少磨损；若不用切削液，在同等磨损量时，允许的切削速度也有100mmin。但金刚石刀具成本太高，其应用受到限制。切削钛合金时刀具几何参数的选择如表2-14所示。表214 切削钛合金时刀具几何参数几何参数取值范围备注前角g515后角15主偏角30精加工时取45副偏角1015刃倾角-3-5精车时取0刀尖圆弧半径0.51.5负倒棱0.03-0.05（-10-0）车削钛合金TC4的切削用量见表2-15。 山特维克生产的K20焊接式立铣刀，切削钛合金速度可达100 mmin，日本黛杰公司生产的刀头涂有TiAlN材料的整体硬质合金。刀具，切削速度可达200mmin。表2-15 钛合金TC4的切削用量（mm/r）d（m/min）（mm/r）d（m/min）0.080.1186690.20.3153.5470.130.1771590.330.446410.180.3461510.450.64235除选择合理的刀具材料和刀具几何参数来改善钛合金的加工性外，通常还可以采用特殊设计的刀具结构，如图2-30利用车一铣组合加工方式来提高钛合金加工时的刀具性能，切削速度可达到320mmin。这种刀具呈圆锥楔形，车削时，工件旋转，刀具也绕其轴线旋转并沿工件轴线走刀，旋转刀具切削时，改善了刀具散热条件，有利于降低切削温度和减少刀具磨损，特殊设计的旋转刀具比普通刀具的切削温度降低了几百开(K)，刀具磨损量减少很多，试验表明加工TC4钛合金时，特殊设计的旋转刀具的刀具寿命可比普通刀具提高7倍。 氮化铝钛(TiAlN)涂层硬质合金刀具，对于加工钛合金通常是最好的选择。在很多基本刀具涂层种类中，TiAlN对保持刀具的综合机械性能和当温度增加时保持刀具的高温切削性能都有很好的作用。实际上，高的切削温度对涂层还起到一定的保护作用。铝分子通过切削中的加工能量从涂层中释放出来，在刀具表面形成一层氧化铝保护层。这一层氧化铝保护层减少了刀具和工件之间的热传递和化学元素的扩散。同时还能在这一保护涂层形成不久，不断补充更多的铝分子，以保持这一形成氧化铝保护层的化学反应继续进行。然而，TiAlN涂层不适用于振动较强的场合，这时可选用TiCN涂层刀具。4高温合金高温合金又称耐热合金或热强合金。它具有优良的高温强度、热稳定性及抗热疲劳性能，能够在高温氧化气氛或燃气条件下工作。目前高温合金已广泛应用于各个领域，特别是航空、宇航、造船等行业。现代燃气涡轮发动机中大多数燃烧室、涡轮导向叶片与工作叶片、尾喷口和部分涡轮盘、高压压气机盘等重要航空航天零件都用高温合金制造。高温合金按生产工艺可分为变形高温合金(常见的变形高温合金有GH36、GHl32、GH1 35、G