鈦及鈦合金是一種綜合機(jī)械性能良好的工程材料，其主要性能特點(diǎn)是比強(qiáng)度高、熱強(qiáng)性能好，耐腐蝕性能優(yōu)良，在航空、航天、船舶、石油、化工等工業(yè)領(lǐng)域得到日益廣泛的應(yīng)用。中國船舶重工集團(tuán)總公司七二三所生產(chǎn)的天線座上的殼體、傳動(dòng)軸等主要零件均為鈦合金鑄件。
從切削刀具耐用度、加工表面的質(zhì)量及切屑形成和排除的難易程度等方面來衡量，鈦合金屬于難加工的材料。而搜索雷達(dá)天線座精度要求非常高，加工面的粗糙度要求也高，使鑄件的尺寸和形位公差要求非常嚴(yán)，加上天線座上各主要零件都是為了滿足限制質(zhì)量要求而設(shè)計(jì)的薄壁件，給機(jī)加工帶來了很大的困難。總結(jié)鈦合金鑄件的加工規(guī)律和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)生產(chǎn)具有十分重要的意義。
鈦合金切削加工的特點(diǎn)由于鈦合金自身的物理和化學(xué)特性，使得鈦合金切削加工具有如下的特點(diǎn)。
（1）鈦合金的彈性模量約為碳鋼的1/2，屈強(qiáng)比大，摩擦系數(shù)大，使得鈦合金在加工時(shí)極易產(chǎn)生較大的回彈變形，從而影響零件的加工精度。
（2）鈦合金的導(dǎo)熱系數(shù)小，約為碳鋼的1/5，機(jī)加工時(shí)切削熱量不易散發(fā)，導(dǎo)致切削刃上產(chǎn)生較大的溫升，而使刀具磨損。
（3）鈦合金加工時(shí)切屑不易分離，容易與工件產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象，從而影響工件表面的粗糙度。
（4）鈦合金在高溫時(shí)其化學(xué)活性很高，機(jī)加工產(chǎn)生的熱效應(yīng)會(huì)使其表面形成非常堅(jiān)硬的氧化層，加快刀具磨損。
（5）鈦合金的切屑與刀具接觸面小，只有碳鋼的1/2，其切削刃上承受的應(yīng)力約為碳鋼的1.5倍，使刀具容易磨損和崩刃。
鈦合金鑄件機(jī)加工時(shí)除具有上述特點(diǎn)外，由于壁厚通常較薄，剛性差，加工時(shí)容易產(chǎn)生裝夾變形，而且加工余量小，劃線找正困難，容易造成廢品。另外，大型鑄件澆鑄成分不均勻，硬度有差異，會(huì)給機(jī)加工帶來更大的困難。
鈦合金鑄件機(jī)加工的幾項(xiàng)原則要想獲得合格的產(chǎn)品，鈦合金鑄件在機(jī)加工過程中，必須要遵守以下幾項(xiàng)原則。
（1）合理安排工藝路線。在粗加工前，鉗工要?jiǎng)澣�，檢查所有加工面，保證各面加工余量均勻，變形的加工面要加以校正，以保證每個(gè)加工面都有加工余量；對(duì)于復(fù)雜的鑄件應(yīng)先加工容易出現(xiàn)鑄造缺陷的面，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)鑄造缺陷，并采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施。
（2）對(duì)于自身結(jié)構(gòu)剛性差的零件，可以采取鑄造時(shí)增加輔助加強(qiáng)筋，或在粗加工前焊接輔助加強(qiáng)筋的方法來提高結(jié)構(gòu)剛性，以減小加工變形。
（3）尋找合適的裝夾方式。鈦合金加工時(shí)切削振動(dòng)大，工件必須裝夾牢固，防止切削時(shí)移動(dòng)，但過大的夾緊力很容易使工件產(chǎn)生變形，如何處理這一對(duì)矛盾是能否加工出高精度鈦合金零件的關(guān)鍵之一。裝夾點(diǎn)要多，裝夾面要大，必要時(shí)增加輔助支撐，切削過程要注意觀察變形情況。
（4）選擇合適的切削參數(shù)（如切削速度、切削深度、進(jìn)給量等）。切削速度要低，以降低切削刀刃的溫度；切削深度要深入到氧化層以下，防止刀具磨損和崩刃；進(jìn)給量要適中，這樣能有效提高加工效率，降低生產(chǎn)成本。
（5）粗、精加工時(shí)切削情況有很大的差別，因此切削刀具牌號(hào)要根據(jù)不同情況進(jìn)行選擇；但一般不要用含鈦的刀具材料，因?yàn)榍邢鲿r(shí)刀具和工件溫度都很高，刀具中的鈦很容易與材料中的鈦發(fā)生親合現(xiàn)象，從而影響刀具的切削性能。
（6）冷卻液具有潤滑、冷卻、清洗和防止粘刀等作用，合理地應(yīng)用冷卻液乃是提高生產(chǎn)率、改善被加工零件表面質(zhì)量的方法之一。在普通切削條件下，用高濃度極壓乳化液就可以。
（7）選擇剛性好的機(jī)床，且機(jī)床各部分間隙要調(diào)整好，機(jī)床主軸的徑向跳動(dòng)要小，刀具要裝夾牢固，刀具切削部分要短，以減小切削振動(dòng)，提高刀具耐用性。
（8）切削過程中不能停止走刀，一旦停車時(shí)若刀刃和工件還在一起接觸，就會(huì)引起鈦合金工件的加工硬化，產(chǎn)生燒結(jié)，擠裂和損壞刀具。
（9）通常零件應(yīng)分粗、精兩道工序加工，零件精度要求特別高，中間還應(yīng)安排去應(yīng)力的熱處理工序和半精車工序，以保證精度要求。
3車削和鏜削加工的要點(diǎn)車削和鏜削加工情況很相似，工件裝夾和找正的方法也基本一樣，刀具的角度也一樣，其加工要點(diǎn)如下。
（1）車削和鏜削加工時(shí)首先要選擇好刀具材料，在切削鈦合金坯料外表層時(shí)，溫度過高的鈦屑和刀具表面的摩擦，能使刀具表面受到嚴(yán)重的磨損，堅(jiān)硬的氧化層能使硬質(zhì)合金刀面受損，這就要求刀具材料在高溫下仍能保持足夠的硬度和良好的耐磨性、耐熱10H等硬質(zhì)合金刀具，精加工時(shí)用YG8W、等硬質(zhì)合金刀具。
（2）要磨好車刀和鏜刀，前角V為10°～另外，粗加工時(shí)切削速度要低，切削深度要深，刀尖圓弧半徑R為0.2mm；精加工時(shí)切削速度要高，切削深度要小，刀尖圓弧半徑（3）鈦合金的彈性模量小，其讓刀系數(shù)與別的材料有很大差異，尤其精加工的most后一次切削時(shí)，切削量很小時(shí)容易形成切削后回彈變形，無法保證尺寸精度，因此，在most后的精加工前一定要留有合適的切削余量。
（4）鏜削深孔時(shí)常出現(xiàn)上邊尺寸合格而下邊尺寸變小的倒錐孔，除刀刃磨損外，刀桿剛性不夠也是一個(gè)重要因素，因此，提高刀桿剛性可有效防止這種現(xiàn)象發(fā)生。
4銑削加工的要點(diǎn)鈦合金鑄件的銑削加工是機(jī)加工中工作量most大、難度也比較大的工序，其要點(diǎn)如下。
（1）銑削鈦合金時(shí)，鈦屑極易與刀齒粘結(jié)，使刀齒磨損加劇甚至崩刃。選擇合適的銑削方式以及銑刀與切削面的位置有助于解決上述現(xiàn)象。粗加工去表層氧化皮時(shí)切削力大，應(yīng)采用逆銑，避免工件產(chǎn)生過大振動(dòng)，其它情況下采用順銑，可減少切屑粘結(jié)，減小刀具磨損。
（2）粗加工時(shí)應(yīng)加大銑削深度，避免直接切削氧化皮，降低銑削速度；精加工時(shí)應(yīng)減小銑削深度，盡量提高銑削速度，以保證加工表面粗糙度。刀具應(yīng)盡可能選用硬質(zhì)合金。
（3）銑削鈦合金鑄件時(shí)基準(zhǔn)面的選擇特別重要，一定要根據(jù)工件剛性來確定裝夾面，然后再確定各個(gè)加工面之間的先后加工順序，應(yīng)盡量減少裝夾次數(shù)，以減少工件變形。
（4）為了提高加工效率和刀具耐用性，立銑時(shí)刀的角度most好進(jìn)行修磨，推薦參數(shù)為前前段修磨成3°，刀尖圓弧半徑5鉗工加工的要點(diǎn)鈦合金鑄件加工從開始到結(jié)束，貫穿了鉗工工序，鉗工水平的高低對(duì)鈦合金鑄件的能否順利加工有很大影響，其要點(diǎn)如下。
（1）鉗工在劃鑄件加工線時(shí)，通常情況下鑄件本身壁厚加工余量不大，因此，劃線時(shí)要嚴(yán)格按照加工基準(zhǔn)來找正，兼顧其它加工面，加工后壁厚應(yīng)均勻。一旦發(fā)現(xiàn)鑄件有缺陷時(shí)，應(yīng)采取補(bǔ)救措施加以補(bǔ)救，如對(duì)缺陷處加以補(bǔ)焊，對(duì)變形處給予整形，盡量使加工余量均勻。
（2）鉗工在對(duì)鈦合金鑄件整形時(shí)，既應(yīng)考慮到鈦合金的彈性模量小，用力過小時(shí)，容易產(chǎn)生回彈而達(dá)不到整形的目的，又要考慮到鑄件壁厚較薄用力過大時(shí)，容易損壞零件。
因此，整形時(shí)通常敲擊大面，同時(shí)用力又不要過猛。
（3）鈦合金的鉆削加工，其切削力大，排屑困難，鉆頭耐用性差，要對(duì)鉆頭加以改進(jìn)，減少鉆頭與工件之間的摩擦，以減少切削熱。
前角V與普通麻花鉆的前角相同，頂角為比普通麻花鉆的后角要小4°～6°，橫刃取普通鉆頭的1/2，棱刃略帶一點(diǎn)后角，螺旋角為25°～30°。鉆孔時(shí)進(jìn)給量要小，進(jìn)給速度要均勻，當(dāng)發(fā)現(xiàn)切削阻力增大或切屑形狀、顏色不對(duì)時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換鉆頭或重新磨刃。
（4）鈦合金鑄件上攻絲更是難點(diǎn)。由于鈦合金具有彈性模量小、摩擦系數(shù)大、熱擴(kuò)散率低的特點(diǎn)，攻絲時(shí)絲錐與工件的接觸面積大，切屑容易粘結(jié)，造成摩擦力矩大，使絲錐耐用性下降或折斷。采用修磨絲錐方法，將絲錐校準(zhǔn)部分修窄，底孔直徑加大0.1mm，采用均勻而慢速的手攻，保持有足夠的冷卻液，可以有效解決這一問題。
磨削加工的要點(diǎn)有些鈦合金軸類零件，因其尺寸較大，沒有大的棒料，也設(shè)計(jì)成鑄件。其精度要求高時(shí)就需磨削，其要點(diǎn)如下。
（1）鈦合金磨削時(shí)，其韌性大，強(qiáng)度高，磨屑不易分離，磨削力大，粘附性強(qiáng)，磨屑很容易粘附在砂輪表面，磨削發(fā)熱現(xiàn)象嚴(yán)重，磨削溫度高，極易燒傷加工件表面，產(chǎn)生燒傷裂紋。
（2）磨削鈦合金時(shí)，應(yīng)選用專門的綠色碳化硅砂輪，粗磨時(shí)可用46的，精磨時(shí)可用的中軟砂輪磨削，效果most好。
（3）磨削速度要低于普通磨削速度，磨削深度也要淺，工件可選用較高轉(zhuǎn)速，以防止溫度過高燒傷工件。
（4）冷卻液應(yīng)選用清洗效果好的，如水溶液等。冷卻液的壓力和流量要保證能夠有效地沖走磨屑，防止砂輪表面粘結(jié)，提高工件表面磨削質(zhì)量。
