浅谈tc4钛合金的铣削加工

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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最大的加工方

2、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1/5〜2/5,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2/3〜3/4,但切屑与前刀面的接触面积却只有其1/2〜2/3,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磨损或损伤。（三

3、）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。硬质合金铳刀可选Y

4、G10H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，再根据表面粗糙度要求、切深等

5、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/mm361012202550611〜1222306〜611203〜407153〜306102〜20376〜15338〜760.005〜0.0130.005〜0.030.013〜0.050.013〜0.080.03〜0.100.05〜0.150.08以上表1TC4钛合金立铳时常用速度和进给量1•

6、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。2•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数（前角、后角）、切削用量

7、、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/min15〜204〜8每齿进给量af/mm0.06~0.10.l~0.13轴向切深ap/mm大于氧化层厚度径向切深ae/mmWO.6D大于氧化层厚度表2TC4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