涂層硬質(zhì)合金刀具成加工鈦合金的首選刀具
鈦的各種屬性使之成為具有強(qiáng)大吸引力的零件材料，但其中許多屬性同時(shí)也影響著它的可加工性。工業(yè)中常用鈦合金為兩相鈦合金，即(αβ)鈦合金，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃油附件中常用TC4、TC6，其中TC4是這類合金的典型代表。
鈦的各種屬性使之成為具有強(qiáng)大吸引力的零件材料，但其中許多屬性同時(shí)也影響著它的可加工性。工業(yè)中常用鈦合金為兩相鈦合金，即(αβ)鈦合金，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃油附件中常用TC4、TC6，其中TC4是這類合金的典型代表。鈦合金材料硬度高、切削性能差，且易產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象，給切削加工帶來了困難。針對(duì)鈦合金中TC4這類材料的零件，尤其是車削加工工藝，中航西控做了較為深入的研究，并取得了一些經(jīng)驗(yàn)。
首先，鈦合金的彈性模數(shù)小，其中TC4的彈性模量E=110GPa，約為鋼的一半，而且導(dǎo)熱性低，因而由切削力所引起的被加工件彈性變形大，同時(shí)在加工過程中會(huì)產(chǎn)生較高和較集中的切削力。這樣就容易產(chǎn)生振動(dòng)而導(dǎo)致切削時(shí)出現(xiàn)震顫，降低工件精度，因此要改善加工系統(tǒng)的剛性。
其次，鈦合金在切削加工中所產(chǎn)生的局部高溫，使鈦很容易吸收大氣中的氧和氮，從而形成又硬又脆的外皮。這就會(huì)造成工件加工表面的加工硬化現(xiàn)象，而且加工硬化速度快，使得刀具表面產(chǎn)生嚴(yán)重的劃痕，容易在切削過程中產(chǎn)生崩刃現(xiàn)象。
除此之外，鈦合金材料本身的物理和化學(xué)性能使其切削加工時(shí)與工件親和力大，切削加工時(shí)刀具與工件接觸時(shí)易產(chǎn)生黏刀現(xiàn)象，增大了刀具與工件間的摩擦，產(chǎn)生大量的切削熱。由此產(chǎn)生的大量切削熱無法及時(shí)通過切屑散發(fā)出去，大大降低了刀具的使用壽命。因此加工鈦合金的刀具必須具備高熱硬度。
這里的鈦合金加工可以被看作是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要從加工設(shè)備、切削刀具、切削參數(shù)、冷卻液等多個(gè)角度進(jìn)行考慮。就加工設(shè)備而言，鈦合金加工需要機(jī)床加工性能好，冷卻充分，所以加工設(shè)備選擇加工精度較高的數(shù)控車床，加工時(shí)主軸震動(dòng)極小加工穩(wěn)定性好。
用于鈦合金加工的刀具材料的硬度及耐磨性要好，具有極好的耐熱性、在高溫下能保持較高的強(qiáng)度及韌性，以及一定的抗沖擊性和抗破壞性。滿足以上要求的刀具有：陶瓷刀具、涂層硬質(zhì)合金刀具、立方氮化硼刀具(CBN)及類金剛石刀具(PCD)等。其中涂層硬質(zhì)合金刀具價(jià)格低廉，且具有良好的導(dǎo)熱性和較高的硬度，在紅硬性和韌性等方面也表現(xiàn)出色，雖然比陶瓷、立方氮化硼刀具(CBN)、類金剛石刀具的耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性要差一些，但比陶瓷和類金剛石刀具具有較高的抗沖擊性和抗破壞性。因此已成為加工鈦合金的首選刀具。
