浅谈TC4钛合金的铣削加工

1、浅谈tc4钛合金的铳削加工浅谈tc4钛合金的铳削加工【摘 要】根据tc4钛合金的难切削加工性，从铳削加工时铳 刀、铳削用量、铳削方式、切削液等的选取方面，介绍基本的铳削加 工工艺和注意事项。【关键词】tc4钛合金 铳刀 铳削用量 氧化层一、引言t16a14v （以下简称tc4）是目前用量最大的钛合金材料，其因 具有密度小、强度高、比强度大、综合力学性能和工艺性能（热变形 性、焊接性、耐蚀性）良好等一系列优点，而在航空航天、船舶、石 化、医药卫生等领域得到广泛和成功应用。随着相关工业的飞速发展，tc4钛合金的使用量与日俱增，其在 机械加工行业的切削加工也日渐成熟。钛合金铳削作为切削加工量中 占比

2、最大的加工方式，加之加工时易出现铳刀崩刃，耐用度底等问题, 使得tc4的铳削加工受到普遍关注。二、tc4钛合金的切削加工性tc4钛合金属于（a + b ）型钛合金，是典型的难加工材料之一， 其切削加工性仅为45钢的1/52/5,介于不锈钢和高温合金之间。 主要是因为：（一）tc4的导热率为铁的1/4、铝的1/16,比不锈钢和高温合 金的导热率还要低，使得加工过程中产生的大量切削热大部分残留在 刀具内，造成切削温度高，刀具迅速磨损。（二）与45钢相比，tc4的切削力是其2/33/4,但切屑与前 刀面的接触面积却只有其1/22/3,所以切削刃承受的应力是钢的 1.3-1. 5倍，刀尖或切削刃更容易

3、磨损或损伤。（三）相同条件下，tc4材料与刀具材料的摩擦系数大于碳钢, 切屑沿前刀面流出的摩擦速度高，导致摩擦功大，摩擦界面温度高, 刀具易磨损。（四）高温时，钛合金能与空气中的氢、氧、氮起化学反应，形 成硬化层，造成工件塑性降低，切屑与前刀面接触面积减小，加速刀 具磨损。（五）tc4的弹性模量约为钢的1/2,小弹性模量和大屈强比使 切削加工时工件已加工面产生较大回弹和变形，刀具后角磨损，与零 件摩擦加剧。三、tc4钛合金的铳削加工（一）铳刀的选择铳削tc4钛合金用铳刀常选高性能高速钢和硬质合金两种材质。 高速钢铳刀可选铝高速钢w6mo5cr4v2al和钻高速钢w2mo9cr4co8两 种牌号

4、。硬质合金铳刀可选yg10h和yg8两种牌号。钻高速钢因含钻 而切削性能更好，当切削用量大时考虑使用oygloh是亚细颗粒合金， 硬度及抗弯强度均优于yg8,且耐磨性能、抗冲击和抗振性能好，适 宜铳削加工tc4材料。铳削tc4用的铳刀，前角应比通用标准铳刀小、后角比它大，尽 量采用锋利的尖齿铳刀。同时，考虑过渡刃和刀尖圆弧对铳刀耐用度 的影响、考虑铳刀直径、铳削刃长度对本身刚性的影响，尽量采用铳 刀工作部分短、具有过渡刃的大直径铳刀。（二）铳削用量为提高生产效率，铳削tc4钛合金时，也应尽量增大铳削深度、 铳削宽度、铳刀齿数，适当降低铳削速度。立铳tc4时，可按下表（表 1）选定铳削用量，再根

5、据表面粗糙度要求、切深等条件加以修正， 也可查资料按公式计算铳削速度。（三）其他1 铳削方式铳削tc4钛合金吋，铳刀因断续切削、切屑与刀齿粘接而产生崩 刃，刀具耐用度较低。铳削时选用顺铳的方式，可以减轻切屑粘刀, 避免加工硬化，改善铳刀磨损，同时降低铳削功率，方便切屑清理。铳刀直径d/mm铳刀转速n/rpm每齿进给量af /mm361012202550 611122230661120340715330610220376 1533876 0. 0050.0130. 0050. 030.0130. 050.0130. 080. 030. 100. 050. 150. 08以上表1 tc4钛合金立铳

6、时常用速度和进给量2 切削液的使用铳削tc4钛合金吋，可通过使用切削液提高铳刀耐用度，尤其是 使用高速钢刀具时。用硬质合金铳刀铳削时，也可不用切削液，进行 干切削。3 锻造氧化层的铳削tc4钛合金锻件的氧化层本身硬度大，且表面凹凸不平，铳削困 难。氧化层虽可通过酸洗去掉，但会造成脆氢，需真空退火除氢，还 是建议用切削的办法去除。铳削tc4氧化皮时，切削深度，切削深度应大于氧化层厚度，每 齿进给量af 一般在0. lmm左右，铳削速度应降至无氧化层时的50% 左右。也可参按下表（表2）推荐的切削用量选取。4铳刀损伤对策铳刀的损伤是指严重磨损、崩刃、断齿等。铳刀出现损伤吋，可 以通过改变铳刀几何参

7、数（前角、后角）、切削用量、刀具材料、刀 尖圆弧、刀具齿数、铳削方式，及切削液等对策解决。刀具材料硬质合金高速钢铳削速度vm/min 1520 48每齿进给量 af /mm 0. 060. 1 0. l0. 13轴向切深ap/mm大于氧化层厚度径向切深ae/mm wo. 6d大于氧化层厚度表2 tc4钛合金锻造氧化层的铳削用量四、结语tc4钛合金的不良切削加工性给其铳削加工带来一系列刀具和精 度问题。但参照技术资料或根据经验积累，通过选择合适的铳刀材质 和儿何参数，调整铳削用量和铳削方式，改善切削条件，并针对性分 析和处理铳刀损伤，tc4钛合金的铳削难题便可迎刃而解。参考文献：1 萇浩，何宁，满忠雷等tc4的铳