为什么钛合金材料如此难以加工?然而用的人却挺多。首先,钛合金热传导率低。钛合金热传导率大约只有45#钢的16%左右,加工中热量不能及时传导出去,造成切刃局部高温(加工中的刀尖温度是45#钢的1倍以上),容易引发铣刀扩散磨损。其次,加工硬化严重。钛合金加工硬化现象明显,表面硬化层相比不锈钢要严重,会给后续加工造成一定的困难,比如,刀具边界损伤增大。
钛合金热传导率低、加工硬化严重、与刀具的亲和性高、塑性变形小等4个特点是造成钛合金难以加工的本质原因。其被切削指数只相当于易削钢的20%。钛合金塑性小,明显影响其切削时的塑性变形。钛合金的变形系数仅为1甚至小于1,而普通碳钢的变形系数为3左右。切削时切屑与前刀面有极小的接触面,使接触区压力和局部温度高,刀具磨损快。
钛合金作为一种难切削材料,需用到钛合金专用铣刀,才能有效的铣削钛。在铣削钛合金时,切离成切屑所消耗的能量大。加入的合金合金元素越多,则合金的强度、硬度越高、越难切削加工。加工钛合金一般选择硬质合金棒材类刀具,如钨钴类硬质合金;在选择硬质合金类钛合金刀具时,不应选择钨钛类或TiC和TiN涂层刀具。其次,加工钛合金刀具也可以选择含钴高速钢,铝或钒高速钢。但高速钢刀具加工钛合金生产效率低,容易磨损。
一般大型数控刀具品牌都有加工钛合金铣刀系列,如KHC铣刀KS和KW系列,瑞士佛雷萨的TX系列专门来加工钛合金,大艾励文的7P系列专用来加工钛合金。加工钛合金时,一般应选较小的前角,可以显著提升其切削刃强度和抗崩能力;选用较大的后角,可以减少刀具后面与过渡表面及加工表面的接触面积;加工钛合金时,其刀具切削速度可以适度的降低,背吃刀量可以放大,进给量应合适。