鈦合金具有的特殊性能使其應（yīng）用領（lǐng）域越來越廣泛。很高的強度/重量比、極好的韌性和卓越的（de）抗（kàng）腐（fǔ）蝕性能（néng）使鈦合金可用於製作醫用人體（tǐ）植入件、高爾夫球杆頭（tóu）以及軍用裝甲等。

      但是，鈦合金零件的車削加工卻非常困難，令機械工藝師們望而生畏，他們認（rèn）為，鈦合金的超級（jí）性能大大削弱（ruò）了其可加工的“能力”，使其切削加工極（jí）具挑（tiāo）戰性。這種看法雖（suī）有道理，但並不全麵。本文探討了鈦合（hé）金的車削加工策略，對機械工藝師們加工這種用途廣泛(如賽車零件、水下呼吸裝（zhuāng）置等（děng）)的難加工材（cái）料以及應用（yòng）新的切削技術（shù）將有所幫（bāng）助。

  
      鈦合金生產商——RTI國際金屬公司（sī）的高級（jí）項目專（zhuān）家Bill Headland指出，雖然許多（duō）加工車間將鈦合金加工視為畏途，但實（shí）際上鈦（tài）合金包括的品種範圍很廣（guǎng），你必須了解你所加工的是哪一種。鈦合金的牌號很多，有些牌號加工難度極（jí）大，而另一些牌號卻並非（fēi）如（rú）此。商用純鈦(CP牌號)是（shì）一種非合（hé）金材料，通常用於製造醫用零件、熱交換器和眼（yǎn）鏡框（kuàng）架等。CP牌號具有卓越的抗腐蝕性，且相對而言較易加工。但（dàn）與其它鈦合金相比，其強度很低，且又粘又軟。

      在純鈦中加入合（hé）金（jīn）後，改（gǎi）變了其晶相(晶體結構)，也改變了材料（liào）的特性和機（jī）械加工（gōng）性。α鈦合金和準α鈦合（hé）金（jīn）中包含了如鎳（niè）、鋁、釩等添加成份。這些中間牌號鈦合金的可切削性相當不錯。α-β鈦合金牌（pái）號可能包含有（yǒu）更多（duō）的（de）鋁和釩。工（gōng）業用主流鈦合金Ti6Al4V就是一種α-β鈦合金牌號，其中（zhōng）包含了約6%的鋁（lǚ）和（hé）4%的釩。Ti6Al4V及其（qí）變種大約占到目前所用鈦合（hé）金（jīn）的50%-70%。

      添加了鐵、鉻等成分的β牌號鈦合金是最難以加工的牌號之一。由於具有高的斷裂韌性（xìng）和優異（yì）的（de）抗高周期疲勞（láo）性能，β牌號的機械加工性與Hastelloy鎳基合金及類（lèi）似材（cái）料相近，其典型的應用實（shí）例是製造輕型彈簧（huáng），用於觸發水下發射戰術導（dǎo）彈的（de）可折疊尾翼（yì）。

      各種（zhǒng）鈦合金呈現出各（gè）不相同的切削（xuē）性（xìng）能。有人認為，加工一個Ti6Al4V工件所需的時間（jiān）通常是加工一個鋼件的三倍：而有人說，加工一個Ti5553難加工β牌號工件所需的時間則是加工一個Ti6Al4V工件的兩倍（bèi）。

      在車削加工中，鈦合金最重要的特性就是熱傳導性差。由於切削時產生的（de）高溫（wēn）很（hěn）難被工件吸收而聚（jù）集於刀具切削刃上，過多（duō）的熱量促使切削刃與（yǔ）切屑之間發生化學反應（yīng）並產生月牙窪磨損。鈦合金還具（jù）有加工（gōng）硬化趨勢，因此，通過剪切而不是擠壓去（qù）除金屬至關重要。此外，雖（suī）然（rán）鈦合金具有很高的強度，但同時也具有較低的彈性模量，這就意味著與其它材料相比，鈦合金相對更具彈性且更容易離開切削刃(尤（yóu）其在輕載切削時（shí）)。綜合考慮鈦合金的這些特性，為了成（chéng）功實現鈦（tài）合金的車削加工，關鍵（jiàn）是必須實（shí）現切削（xuē）速度、進給率和切削（xuē）深度的（de）平衡。

      切削速度是影響切削熱產生的首（shǒu）要因素。山特維克可樂滿的（de）車削專家Stefan Gyllengahm曾經花了三年（nián）半時（shí）間為（wéi）工具製造商開發刀具（jù）牌號。在此期間，他在（zài）實驗室進行了Ti6Al4V的切削（xuē）試驗，結果表明，切削速度的選擇必須十分小心:在某些（xiē）情況下，當切削速度提高10%～15%，則刀具（jù）壽（shòu）命會從40件下降為（wéi）6件，這表明切削速度的調（diào）整幅度過（guò）大。他還發現，當以（yǐ）不會縮短（duǎn）刀具壽命的切削速度進（jìn）行車削時，如果（guǒ）提高進給率，則會（huì）達到一（yī）個有損刀具（jù）壽命的臨界溫度，因為（wéi）存在一個熱量（liàng）過（guò）多的極限範圍。

      刀具幾何形狀在控製切屑形態以散熱方麵起（qǐ）著關鍵作用。較寬（kuān）和較薄的切屑擴大了正在形成的切屑與切削刃之間的接觸麵積，從而可減少熱量在切削刃的聚集。如果切屑較薄，產生的熱量較少，切削速度（dù）就可以更快一（yī）些。例如，使用具有95°主偏角的C型(80°)金剛石刀（dāo）片（piàn）進行（háng）粗加工時，切屑厚度與進給率大（dà）致相等：而采用安裝（zhuāng）主偏角為45°的（de）正（zhèng）方形刀片則可（kě）以使被（bèi）切除的金屬(以（yǐ）及切削熱)沿著較長的切削刃擴散。圓刀片在（zài）理論上將這一概（gài）念（niàn）發揮到了極致(但僅限於切深較小時)。Gyllengahm表示，通（tōng）常在切（qiē）深較小時，采用圓刀（dāo）片可獲得很薄的（de）切屑。但是，考慮（lǜ）到具有12.7mm內切圓的圓刀片在切深大於（yú）2mm時其有效導程角會減小，因此最好使用方刀片，因為在相同的切深下，方刀片仍然具有45°主偏角。

      Bill Skoretz是Patriot Forge公司加工分部的經理，該公（gōng）司提供從低合金鋼、不鏽鋼到特殊牌號鋁合（hé）金、鈦合金等（děng）各類原材料，有時也會為公司的客戶加工鈦合金零件。當討論車削鈦合金所麵臨的挑戰時，他重點回顧了車削軋鋼機用冷卻液噴頭的經曆。這種耐（nài）腐蝕的鈦合金牌號具有磨蝕性（xìng）。由於鈦合金具有回彈性，因此必須采用正的刀具幾何角度，而（ér）且要重視（shì）刀具頭部的形狀。