鈦材切削加工（一）

對鈦及鈦合金進行切削加工，可以采用一般的切削加工方法。考慮鈦本身的特性，掌握一定的 加工技術，對鈦和鈦合金進行切削加工不比其他金屬困難。鈦的加工硬化速度比奧氏體不銹鋼、銅、黃銅要小，比鋁大，和含碳量0.2%的碳鋼大體相同。

一、鈦的性能對切削加工的影響

（1） 由于鈦的摩擦系數大，因此在切削過程中切屑易產生高溫，使切削刀具的磨損加速。

（2） 由于鈦的熱導率小，因此在切削中切屑（切屑堅韌而不卷曲）與刀尖摩擦所產生的熱量幾乎全部集中在刀刃和刀具的前傾面上，而使刀具壽命降低。

（3） 由于彈性模量小，所以對長的工件進行深切削時易產生繞曲并且加工材料易離開刀具，因此在加工中需安裝防振架。

（4） 由于鈦具有高溫化學活性，在加工過程中易導致工件表面污染。同時，鈦與刀具金屬在高溫下易起反應，使刀具剝蝕。

（5） 由于鈦和鈦合金毛坯表面有一覆蓋層，其中含有硬度較高的氧化物、氮化物和碳化物，所以在切削加工過程中，易引起刀具切削刃極快磨損或崩刀，因此，在切第一刀時應做深切削，使刀尖穿過覆蓋層以下再進行切削。

（6） 切削鈦時，切削力較低，切削加工不產生刀痕，所以能進行表面光潔度較高的切削加工。

二、鈦材切削加工的基本原則

（1） 為防止溫升過大，應采用較低的切削速度，一般來說，應比它相同硬度的鋼件切削速度低25%~50%或更低。

（2） 采用大的進刀量。進刀量對溫升影響很小。

（3） 在切削過程中不要停止走刀，否則會引起加工硬化或產生燒結、擠裂而損壞刀具。

（4） 在切削刀具要鋒利，否則刀具極易磨損。因為切削刀具的磨損和切削量不成比例，開始時磨損很小，刀具一旦變鈍，磨損立即加劇。

（5） 使用足夠的切削液（潤滑冷卻液），進行潤滑冷卻，將刀刃上的熱量帶走，并沖走切屑。

可以使用下列切削液

15%氯化鈉水溶液；

25%~10%的水溶性油的水溶液；

3乳化油（油：水=1:20 體積比）；

4硫化油；

5機油；

6氯化油。

在上述六中切削液中，以1和2為最好。盡可能不采用氯化油，因為氯化油殘留在工件表面上時，易產生腐蝕。

三、鈦的各種切削加工

（一） 車削

用高速鋼或碳化鎢合金刀具對鈦及鈦合金進行車削，可獲得良好的切削性能。粗車削最好采用硬質合金刀具，但硬質合金刀具對振動特別敏感，因此要求機床和夾具的剛性要好。

車削時使用易溶于水的潤滑冷卻液比較好，推薦使用標準乳化液。

值得提出的是，在車削鈦及鈦合金時一定要用活頂尖，不能用死頂尖，因為鈦與死頂尖相摩擦會發熱、粘結，以至于頂針孔擴大、偏斜而影響加工精度，甚至 報廢。

（二） 刨削

對鈦及鈦合金進行刨削加工比車削加工困難，刨削是半進程不連續的切削加工，沖擊性大，因拖刀或吃刀時的沖擊和振動而極易崩刀。刀具材料最好選用硬質合金YG8。當刨削純鈦或較軟的鈦合金時，也可選用高速鋼、碳化鎢或YG2~YG6刀具，其具體選擇取決于裝配剛度。

刨削速度的選取與工件的硬度和刀具材質有關。一般來講，在使用冷卻潤滑液的情況下，刀具若為高速鋼，刨削工業純鈦和較軟的鈦合金時，切削速度選11.7~12.2m/min;刨削較硬的鈦合金時，切削速度選4.5m/min左右。當用硬質合金刀具時，速度可以選得大一些。而粗刨和精刨的速度通常是相等的。

橫走到速度與吃刀深度有關。粗刨時，吃刀深度＜6mm，橫向走刀速度為1.5~2.2mm/(道.次)；精刨時吃刀深度較淺，一般為0.15~1mm，也有選0.075~0.375mm的，橫向走刀速度為12.5~25mm/（道.次）

（三） 銑削

對鈦和鈦合金進行銑削加工比車削加工困難，銑削過程中的不連續切削，使刀具承受沖擊載荷，加上刀齒熔敷切屑造成的粘附磨損，使刀具壽命受到嚴重影響。用高速鋼刀具或硬質合金刀具對鈦和鈦合金進行銑削，一般都能獲得滿意效果。

對鈦和鈦合金進行銑削時，應采用順銑，宜用直徑小。齒數多的銑刀，這樣可以減少偏斜和振動。通常、銑削鈦的銑刀刀齒的后角比普通銑刀大30%~50%，如果崩刀，后角可取小一些。前腳一般選用正前角，若加工有困難，前角應減少至0°或為負角。

對于銑削來說，正確選擇潤滑冷卻液十分重要，一般宜用易溶于水的潤滑冷卻液，添加方式或以噴霧狀噴射較好。

（四） 鉆削

對鈦及鈦合金進行鉆削加工比較困難，鉆頭一般用普通高速鋼和硬質合金鋼來制作，采用118°或90°的雙頂為好，因為它可以切斷切屑，使之易于排除。而在鉆削的過程中及時排屑是非常重要的，如不及時排屑，將會發生鉆頭被卡、斷裂、膠粘等情況。

為了增加剛性，防止鉆削時產生振動而崩刀，最好安裝襯套，并盡可能縮短鉆桿長度。

冷卻潤滑液，推薦使用10%的亞硝酸鈉水溶液或礦物油、硫化油等。

鉆孔的切削用量一般推薦為：

切削速度15~20m/min;鉆頭直徑＜直徑7時，進刀量為：0.05~0.1mm/r,一般用0.1~0.2mm/r.

(五)擴孔

擴孔的切削用量如下表所示。

(六)鉸削

對鈦及鈦合金進行鉸削并不十分困難，操作適當可以得到很高精度。刀具材料采用硬質合金或硬度HRC~63~65的高速鋼均可。鉸孔時及時排屑也非常重要。

最有效的冷卻潤滑液是80%硫化油+20%四氯化碳。使用此液鉸孔所獲得的光潔度最好。其次可以使用40%硫化油+30%油酸+30%松節油。或使用硫化油。最差的是5%乳化油的水溶液。（七）切削螺紋

用絲錐對鈦及鈦合金進行內螺紋的餓切削較困難，而用車刀來切削外螺紋及粗大的內螺紋并不困難。

1：攻絲 用板牙切削外螺紋很困難，用絲錐切削內螺紋也較困難，經常會出現粘連現象，有時甚至會使絲錐迅速崩裂。

攻絲螺紋時，采用先攻全螺紋的60%、然后再攻完其余部分的方法比較好。攻絲過程中隨時排屑尤其重要。

螺紋部分越長，攻絲越困難。所以，建議在設計螺紋時，螺紋部分的設計長度要小于其直徑的5倍。

攻絲時，采用較低的速度和有效的切削液，可提高切削效果。使用澆注式硫化油比較理想，若再添加硫化鉬，則可避免絲錐經常性的損壞。其他的切削液如四氯化碳、蓖麻油或油酸+蓖麻油，也能得到較好的效果。

攻絲時，如果絲錐折斷，可用硝酸清除，因為硝酸能溶解鋼而不溶解鈦。

絲錐的材質宜選用高速鋼。用機床切削螺紋時，推薦采用1~2m/min的切削速度。

2.車削螺紋 刀具可用YG8和高速鋼。用YG8時切削速度為15~25m/min;用高速鋼時，切削速度為7~10m/min.車削時，推薦使用標準乳化油潤滑冷卻。

（八）磨削

對鈦和鈦合金進行磨削較鋼困難，磨削鈦時，鈦屑微粒易粘附在砂輪磨粒的尖峰上，使砂輪變鈍而失去磨削能力。同時，磨削所產生的高溫使鈦與磨粒起化學反應生成TiO和TiC,并溶解于鈦中而破壞鈦工件原有的性能。

在磨削中，砂輪極易磨損，所以必須降低砂輪速度，一般來說，應比相同硬度的鋼件低30%~50%，以600m/min為好。為降低磨削所產生的高溫，應使用冷卻液，冷卻液一般選用硫化油、氯化油及硝基銨類等。

砂輪的材質一般為白色氧化鋁，或為綠色碳化硅磨料，粒度為60~80目，以中等硬度為佳。國內也有用單晶剛玉做磨料的。用白色氧化鋁材質的鈦件光潔度高，但用后者進行磨削，磨削率要 比用前者高一些。

鈦不導磁，所以在平面磨床上磨切削鈦時，一定要裝夾牢固，以免工件松動而產生振顫。在外圓磨床上磨削，一定要使用活頂針磨床，若無活頂針磨床，最好將鈦件兩端鑲上碳鋼做的頂針孔，否則，會出現不良現象而影響加工質量。

鈦材產品加工商：寶雞諾千金有色金屬有限公司

何燕：