鈦合金加工的高成本是阻礙其廣泛使用的主要原因，尋求一種高效率、低成本的加工方法已成為當今鈦合金研究的熱點。刀具材料的選擇對於鈦合金的加工有很大影響。加工鈦合金的理想刀具材料必須同時具備較高的熱硬度，良好的韌性、耐磨性，高的導熱係數和較低的化學活性，在銑削時，刀具還應具有良好的抗衝擊性。當今在生產實際中用來加工鈦合金的刀具材料主要有：硬質合金、聚晶金剛石(PCD) 、聚晶立方氮化硼(PCBN) 等。經過生產實際驗證，硬質合金和PCD 刀具被認為是加工鈦合金比較理想的刀具材料[17]。

硬質合金刀具（見圖2）是目前加工鈦合金應用最為廣泛的一種刀具。因其低廉的價格、優良的導熱性、較高的硬度、韌性和紅硬性己成為國內企業加工鈦合金的首選。硬質合金按晶粒的大小可分為普通硬質合金、細晶粒硬質合金和超細晶粒硬質合金；按化學成分可分為鎢鈷類（YG）、鎢鈷鈦類（YT）和新增稀有碳化物類（YW）。由於鎢鈷鈦（YT）類刀具和鈦合金有強烈的親和力，所以目前在工業生產中獲得廣泛應用的仍然是鎢鈷類硬質合金YG8、YG6、YG3等。如果使用新增的稀有金屬的細晶粒硬質合金YA6、YD15、YG10H、YS2等，可提高刀具的壽命和加工效率。 硬質合金加工鈦合金速度可以達到45m/min以上[18]，但當切削速度繼續增加時，刀具和工件接觸面的溫度迅速升高，同時由於Co的熔點較低，在高的切削溫度及元素擴散作用下，造成了刀具材料中W和Co元素的擴散和流失，降低了刀具的硬度和韌性，使硬質合金刀具發生嚴重的塑性變形、粘結磨損和擴散磨損，導致刀具失效[19]，因此，硬質合金刀具只適合切削速度小於75m/min的鈦合金[20]。

為什麼說鈦合金是一種難加工的材料

帝姆艾斯

1．鈦加工的物理現象

鈦合金加工時的切削力只是略高於同等硬度的鋼，但是加工鈦合金的物理現象比加工鋼要複雜得多，從而使鈦合金加工面臨巨大的困難。

大多數的鈦合金的熱導率很低，只有鋼的1/7，鋁的1/16。因此，在切削鈦合金過程中產生的熱量不會迅速傳遞給工件或被切屑帶走，而集聚在切削區域，所產生的溫度可高達1 000℃以上，使刀具的刃口迅速磨損、崩裂和生成積屑瘤，快速出現磨損的刀刃，又使切削區域產生更多的熱量，進一步縮短刀具的壽命。

切削過程中產生的高溫同時破壞了鈦合金零件的表面完整性，導致零件幾何精度下降和出現嚴重減少其疲勞強度的加工硬化現象

鈦合金的彈性對零件效能來說可能是有益的，但是在切削過程中，工件的彈性變形是產生振動的重要原因。切削壓力使“彈性”的工件離開刀具和反彈，從而使刀具與工件之間摩擦現象大於切削作用。摩擦過程也會產生熱，加重了鈦合金導熱性不良問題。

加工薄壁或環形等易變形零件時，這個問題就更加嚴重，將鈦合金薄壁零件加工到預期的尺寸精度不是一件容易的事。因為隨著工件材料被刀具推開時，薄壁的區域性變形已經超出彈性範圍而產生塑性變形，切削點的材料強度和硬度明顯增加。此時，按照原先確定的切削速度加工就變得過高，進一步導致刀具急劇磨損。

“熱”是鈦合金難加工的“罪魁禍首”！

2. 加工鈦合金的工藝訣竅

在理解鈦合金加工機理的基礎上，加上以往的經驗，加工鈦合金的主要工藝訣竅如下：

(1) 採用正角型幾何形狀的刀片，以減少切削力、切削熱和工件的變形。

(2) 保持恆定的進給以避免工件的硬化，在切削過程中刀具要始終處於進給狀態，銑削時徑向吃刀量ae應為半徑的30%。

(3) 採用高壓大流量切削液，以保證加工過程的熱穩定性，防止因溫度過高導致工件表面變性和刀具損壞。

(4) 保持刀片刃口鋒利，鈍的刀具是熱集結和磨損的原因，容易導致刀具失效。

(5) 儘可能在鈦合金最軟的狀態加工，因為淬硬後材料變得更難加工，熱處理提高了材料的強度並增加刀片的磨損。

(6) 使用大的刀尖圓弧半徑或倒角切入，儘可能把更多的刀刃進入切削。這可以減少每一點的切削力和熱量，防止區域性破損。在銑削鈦合金時，各切削引數中切削速度對刀具壽命vc的影響最大，徑向吃刀量（銑削深度）ae次之。

3. 從刀片入手解決鈦加工難題

鈦合金加工時出現的刀片溝槽磨損是後面和前面在沿切削深度方向上的區域性磨損，它往往是由於前期加工留下的硬化層所造成的。刀具與工件材料在加工溫度超過800℃的化學反應和擴散，也是形成溝槽磨損的原因之一。因為在加工過程中，工件的鈦分子在刀片的前面積聚，在高壓高溫下“焊接”到刀刃上，形成積屑瘤。當積屑瘤從刀刃上剝離時，將刀片的硬質合金塗層帶走，因此，鈦合金加工需要特殊的刀片材料和幾何形狀。

4. 適合鈦加工的刀具結構

鈦合金加工的焦點是熱，大量高壓切削液要及時準確地噴射到切削刃上，才能夠快速地將熱量移除。市場上有專門用於鈦合金加工的銑刀獨特結構。

鈦合金加工中主要解決的是工件發熱問題，所以對刀具來說盡量滿足以下幾點：1，合金材料要是鎢鋼超細顆粒，最好帶內冷；2，採用不等分螺旋刃，容屑槽儘量大而平順；3，刀具塗層方式儘量採用比較好的物理塗層，塗層非常重要；4，低轉速高進給大切深；5，使用水溶性切削液，溶度可以偏高一點。

啥加工方法呢？你是想切割板材？車削棒材？銑削厚板？磨削部件？就像你說餓了。那也要說下你想吃啥不是？有空在這裡問呢，不如找一本刀具說明書，一般都有介紹。實在不行可以打刀具廠家的諮詢電話去問。甚至可以要求提供試用刀具。