鈦合金(如TC4、Ti-6Al-4V)因?qū)嵯禂?shù)低(僅為鋼的1/5)、高溫強(qiáng)度高、化學(xué)活性強(qiáng)(易與刀具材料粘結(jié)),切削過程中易產(chǎn)生“高溫粘結(jié)磨損”和“顫振”,需針對性優(yōu)化參數(shù):
1.切削速度(Vc)
>硬質(zhì)合金刀具(如WC-Co基,推薦TiAlN涂層):粗加工50-100 m/min,精加工80-150 m/min;
>陶瓷刀具(如Al?O?-TiC)或CBN刀具:可提升至150-300 m/min(適用于高速精加工);
>避免低速(<30 m/min):易因切削力過大導(dǎo)致刀具崩刃。
>核心限制:鈦合金在高速切削時(shí),切削區(qū)溫度驟升(可達(dá)800-1000℃),易導(dǎo)致刀具(如高速鋼)迅速軟化,同時(shí)鈦合金易與刀具材料(如鎢、鈷)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),形成低強(qiáng)度粘結(jié)層,加速刀具失效。
2.進(jìn)給量(f)
>核心矛盾:進(jìn)給量過大會增加切削力(鈦合金塑性高,變形抗力大),導(dǎo)致工件變形或顫振;過小則切削刃與工件表面摩擦加劇,產(chǎn)生“犁削效應(yīng)”,增加表面粗糙度。
>優(yōu)化范圍:粗加工0.15-0.3 mm/r,精加工0.05-0.15 mm/r(需匹配切削速度,高速時(shí)選小進(jìn)給量以控制溫度)。
3.切削深度(ap)
>原則:優(yōu)先保證足夠的切削深度以避開工件表面硬化層(鈦合金加工后表面易形成冷作硬化層,硬度提升20%-50%),減少刀具與硬化層的摩擦磨損。
>優(yōu)化范圍:粗加工2-5 mm,精加工0.5-2 mm(需結(jié)合機(jī)床剛性,避免顫振)。
4.輔助優(yōu)化
>刀具幾何參數(shù):采用較大前角(10°-15°)減少切削力,較小后角(5°-8°)增強(qiáng)刀刃強(qiáng)度;
>冷卻潤滑:高壓冷卻(壓力5-20 MPa)+極壓切削液(含硫、磷添加劑),強(qiáng)化熱量帶走并抑制粘結(jié)。