主要加工方法
鈦 合金零件的加工餘量比較大，有的部位很薄(2～3mm)，主要配合表面的尺寸精度、形位公差又較嚴，因此每項結構件都必須按粗加工→半精加工→精加工的 順序分階段安排工序。主要表面分階段反覆加工，減少表面殘餘應力，防止變形，最後達到設計圖的要求。其主要的加工方法有銑削、車削、磨削、鑽削、鉸削、攻 絲等。
銑削用量及刀具的選擇
鈦 合金結構件中大量應用銑削加工，如零件內外型面。刀具應選擇具有高硬 度、高抗彎強度和韌性、耐磨性好、熱硬性好、工藝性好、散熱性好的材料，主要為高速 鋼W6Mo5Cr4V2Al、W2Mo9Cr4VCo5(M42)和硬質合金YG8、K3O、Y330。刀具幾何參數應以保證刀具強度高、剛性好、鋒利為 原則，細長比不能過大，並分粗、精加工兩種，加工時最好採用順銑。銑削刀具參數見表1，常規加工銑削用量見表2。銑削時必須注入充足的水溶性油質切削液來 降低刀具和工件的溫度，切削液流量應不小於5L/min，以延長刀具的使用壽命。在上述常規加工的基礎上，為進一步提高銑削加工效率，我們在強力銑加工中 心機床上進行了高效銑削試驗，獲得了較理想的切削用量、刀具和切削液，銑削用量數據見表3。通過高效銑削與常規對比可以看出，高效銑削加工比常規加工效率 提高了2～4倍，零件表面質量也得到較大的提高，加工週期大大縮短，製造成本相應降低。
車削用量及刀具的選擇
在 刀具、切削用量、切削液選擇合理的情況下，鈦合金車削並不困難，與加 工合金鋼接近。但車削鈦合金表面氧化皮較為困難，一般在加工前用酸洗方法去掉表面薄 層氧化皮，然後車削剩餘的氧化皮，車削時切削深度應超過氧化皮深度1～5倍，走刀量可加大，但切削速度應降低。刀具材料應選擇YG類硬質合金材料。刀具幾 何參數選擇：前角g0=4°～8°，後角a0=12°～18°，主偏角O45°～75°，刃傾角l=0°，刀尖圓弧半徑r=0.5～1.5mm。切削用量 的選擇：主軸轉速n23Or/min，進給量f0.10～0.15mm/r，切削深度ap=1.5～2.0mm。車削時必須注入充足的水溶性油質切削 液來降低刀具和工件的溫度，提高刀具的耐用度。表1銑削刀具參數刀具前角g0
(°)後角a0
(°)螺旋角b
(°)刀尖齒背備註立銑刀粗O～412～1530～45按需R形b大：切削平穩精4～815～2030～45按需R形a0大：切削力小，機床震動小三面刃 銑刀3～1012～15按需端銑刀0～512～15主偏角O45°～75°表2常規加工銑削用量刀具材料立銑刀直徑d
(mm)切削速度V
(m/min)進給量f
(mm/min)切削深度ap
(mm)切削寬度ac
(mm)切削刃總長l
(mm)使用機床K302525～3550～1000.3～0.51.550～150數控加工中心K30>2525～35100～1500.3～0.52.550～150數控加工中心表3高效加工銑削用量刀具材料立銑刀直徑d
(mm)切削速度V
(m/min)進給量f
(mm/min)切削深度ap
(mm)切削寬度ac
(mm)切削刃總長l
(mm)使用機床K302540～70200～3000.3～0.81.5～530～40強力銑加工中心K30>2540～120300～4000.3～0.82.5～830～60強力銑加工中心
磨削用量及刀具的選擇
磨 削加工可獲得較高精度，但由於鈦合金的特有性質決定了鈦合金磨削非常 困難。磨削時砂輪磨損嚴重，容易變鈍，磨削比也較低；同時易在表面產生有害的拉應力 及嚴重的表面燒傷現象，因此應盡量避免磨削加工，以精銑代替。磨削材料選擇：磨削鈦合金選用綠碳化硅(TL)、黑碳化硅(TH)兩種磨料。如出現磨削燒傷 趨勢，應使用人造金剛石或立方氮化硼砂輪，其效果好，但價格昂貴。砂輪硬度選擇較軟砂輪R3、ZR1、ZR2，粒度選擇46、60為佳，選A類結合劑。磨 削用量選擇見表4。鈦合金零件在磨削過程中必須充分冷卻，否則零件會變色甚至燒傷。磨削液除具有冷卻、潤滑和沖洗作用外，更重要的還在於能有效地抑制鈦與 磨料的粘附和化學反應。
表4磨削用量磨削方法砂輪速度v
(m/s)工作台速度V1
(m/min)工件速度V2
(m/min)磨削深度ap
(mm)橫向進給①fa
(mm/st)縱向進給②fb
(mm/r)
(砂 輪寬度B)平面磨粗15～1810～200.025～0.0350.5～4.0精15～186～120.010(最大)0.5～4.0外圓磨粗 15～1815～300.025～O.0351/5B精15～1815～300.010(最大)1/10B註：①橫向進給fa(mm/st)指工作台每單 行程砂輪對工件橫向移動量；②縱向進給fb(mm/r)指工件每旋轉一轉，砂輪對工件縱向移動量。
鑽削用量及鑽頭的選用
鈦 合金鑽削材料應選擇具有足夠的硬度、強度、韌性、耐磨性及與鈦合金親 合能力低的材料，主要為W6Mo5Cr4V2、W6Mo5Cr4V2Al、 W12Cr4V4Mo、W2Mo9Cr4VCo5和YG8、K30等。鑽頭的幾何形狀，應注意：表5不同規格鑽頭的螺旋角鑽頭直徑D：(mm) 2～66～1818～50螺旋角b：(°)43～4540～4235～40表6鑽頭直徑與外緣處後角af的關係鑽頭直徑D：(mm) 2～66～1818～50外緣處後角af：(°)17～2015～1812～15表7鑽頭直徑D與倒錐度的關係鑽頭直徑D：(mm) 2～66～1818～50倒錐度：(mm/100mm)0.03～0.050.04～0.080.05～0.12表8鑽頭直徑D與切削用量的關係鑽頭直徑 D：(mm)主軸轉速(r/min)進給量f(mm/r) 3650～4500.04～0.063～6450～3500.06～0.116～10350～3000.07～0.1210～15250～2000.08～0.1415～20180～1500.11～0.1520～25120～900.12～0.20 表9鉸削用量刀具材料鉸刀直徑D
(mm)主軸速度n
(r/min)每齒進給量ar
(mm)鉸削余量(單邊)ap
(mm)M4210250～1200.02～0.04 粗鉸：0.10～0.15>10～20120～800.025～0.050精鉸： 0.05～0.10K3010800～4000.02～0.04粗鉸：0.1～0.2>10～20400～2000.025～0.050精鉸： 0.05～0.10適當增大鑽頭頂角，頂角範圍由118°～120°增加到135°～140°，其目的是增強切削部分並使切削厚度增加，改善鑽削效果。選 擇合適的螺旋角b，b角增加，前角也增加，切削輕快，易於排屑，扭矩和軸向力也小，見表5。增大鑽心厚度，以提高鑽頭強度。鑽心厚度一般為：K= (0.45～0.32)D，D為鑽頭直徑。增大鑽頭外緣處後角，可以使橫刃鋒利，改善切削性能，特別對鑽心處的鑽削加工有明顯改善，外緣處後角選擇見表 6。加工成倒錐K，減小稜帶同孔壁摩擦，使鑽頭切削時扭矩減小，提高效率，倒錐度見表7。鑽削用量見表8。鈦合金進行鑽削和攻絲加工時最好不用含氯的冷卻 液，避免產生有毒物質和引起氫脆。鑽削淺孔時，可用電解切削液；鑽削深孔時，可用N32機械油加煤油，也可用硫化切削
鉸削用量及刀具的選用
鈦 合金鉸孔是最後一道精加工工序，不僅要考慮生產率的問題，更重要的是 要保證孔的加工質量(精度和表面粗糙度)。為此必須保證刀具質量，合理選擇切削用 量，注意鉸刀與鑽鉸模的協調和正確的操作技術。通過鑽孔→擴孔(粗鉸)→精鉸的加工方法，一般都能滿足產品零件規定的要求。刀具材料一般選用M42高速鋼 或硬質合金K30。刀具的幾何參數為：前角g0=3°～7°，後角a0=12°～18°，主偏角O=5°～18°，刃傾角l=0°。校準部分刃帶寬度b= 0.05～0.15mm，過寬容易同鈦合金加工表面粘結，過窄容易在鉸削時產生振動。鉸刀齒數Z=4～8(鉸刀直徑為O10～20mm)。我們加工的肋和 接頭，因加工的兩孔跨度較長，同軸度要求較高，為此專門設計了加長鑽頭和鉸刀。切削用量的選擇見表9。鉸削時應不斷地注人冷卻潤滑液以獲得較好的表面粗糙 度，同時應勤排屑，及時清除鉸刀刃上的切屑末，鉸削時要勻速地進退刀。
攻絲用量及刀具參數的選
鈦 合金攻絲時會產生很大的擠壓變形，作用在螺紋齒側的摩擦力加大，這 樣不但使加工出來的螺紋表面粗糙度不好，而且絲錐容易折斷。為了改變這種情況，可以采 用跳牙絲錐或改進絲錐結構(加大校正段刀齒的後角或加大倒錐度)的方法，以減少切削扭矩和摩擦扭矩，增大容屑空間，改善攻絲的切削性能。另外，鈦合金攻絲 前的底孔直徑一般應大於標準值，而且底孔的表面粗糙度應達到Ra3.2μm。刀具材料和幾何參數選橄絲錐材料選用M2Al、M42高速鋼。絲錐幾何參數 為：前角g0=5°～8°，後角a0=8°～10°，絲錐校堆段齒背圓柱刃帶b1=0.1～0.2mm。主偏角O6°～10°(通孔)、O=15° ～20°(不通孔)；頭錐O=2°～3°，二錐O=4°～5°。切削用量選擇：攻絲的切削用量也只有速度(轉速)一項可選，鈦合金攻絲速度v為 3～6m/min。攻絲時應及時清除絲錐刃部毛刺、切屑末，以免損傷螺紋；攻絲時要勤退刀。攻絲時要加適量的冷卻潤滑液，建議使用蓖麻油或機油，以保證螺 紋粗糙度要求。
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