鈦（tài）合金具有的特殊性能使其應用領域越（yuè）來（lái）越廣泛。很高（gāo）的強度/重量比、極好的韌性和卓越的抗腐蝕性能使（shǐ）鈦（tài）合金可用於製作醫用人體植入件、高爾夫球杆頭以及軍用裝甲等。

      但是，鈦合金零件的車（chē）削加工卻非常困難（nán），令機械工藝師們望而生畏，他們（men）認為，鈦合金的超級性能大大削弱了其可加（jiā）工的“能力”，使其切削加工極具挑戰性。這種看法雖有道理，但並不全麵。本文探討了鈦合金的車削加工策略，對機械工藝師們加工這種用途廣泛(如賽車零件（jiàn）、水下（xià）呼（hū）吸裝置等)的難加工材料以（yǐ）及應用新的切（qiē）削技術將有所幫助。

  
      鈦合金（jīn）生產商——RTI國際金（jīn）屬公司的高級項目專（zhuān）家Bill Headland指出，雖然（rán）許多加工車間將鈦合金加工視為畏（wèi）途，但實際上鈦合金包括的品種範圍很廣，你必須了解你所加工的是哪一（yī）種。鈦合金的牌號很多，有些牌號加工難度極大，而另（lìng）一些牌號（hào）卻並（bìng）非如此。商用純鈦(CP牌號（hào）)是一種非合金材料，通常（cháng）用於製造醫用零件、熱交換（huàn）器和眼鏡框架等。CP牌號具有卓越的抗（kàng）腐蝕性，且相對而言（yán）較易加工。但與其它鈦（tài）合金相比，其強度很低，且又粘又（yòu）軟。

      在純鈦中加入合金（jīn）後（hòu），改變了其（qí）晶相(晶體結構)，也改變（biàn）了材料的（de）特性（xìng）和機械加工性。α鈦合金和準α鈦合（hé）金中包含了如鎳、鋁、釩等添加成份。這些中間牌號鈦合金的可切削性相當（dāng）不錯。α-β鈦合金牌號可能包（bāo）含有（yǒu）更多的鋁和釩。工業用（yòng）主流鈦合金Ti6Al4V就是一種α-β鈦合（hé）金牌號，其中包含（hán）了約6%的鋁和4%的釩。Ti6Al4V及其（qí）變（biàn）種大（dà）約占到目前所用鈦合金的50%-70%。

      添加了鐵、鉻等成分的β牌號鈦合金是最（zuì）難以加工的牌號之一。由於具有高（gāo）的斷裂韌性和優異的抗（kàng）高周期疲勞性能，β牌號的機械加工性與Hastelloy鎳基合（hé）金及（jí）類似材料相近，其典型的應用實（shí）例是製造輕型彈簧，用於觸發（fā）水下發射戰（zhàn）術導彈的可折疊尾（wěi）翼。

      各種（zhǒng）鈦合金呈現出各（gè）不相同的（de）切削性能。有人認為，加工一個Ti6Al4V工件所需的時間通（tōng）常是加工一個（gè）鋼件的三倍：而有（yǒu）人說，加工一個Ti5553難加工β牌號工件所（suǒ）需的（de）時間則（zé）是加工一個Ti6Al4V工件（jiàn）的兩倍。

      在車削加工中，鈦合金最重要的（de）特性就是熱傳導性差。由於切削（xuē）時產生的高溫（wēn）很難被工件吸收而聚集於刀具（jù）切削刃上，過多的熱量促使切（qiē）削刃與切屑之間發生化學反應並（bìng）產生月牙窪磨損。鈦（tài）合金還具（jù）有加工硬化趨勢，因此，通過剪切而不（bú）是擠壓（yā）去除金屬至關重要（yào）。此外，雖然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（wèi）著與其它材料相比，鈦合金相對更具彈性且更（gèng）容易（yì）離開切削刃(尤其在輕載切削時（shí）)。綜合考慮鈦合金的這些特性，為（wéi）了成功實現鈦合金（jīn）的車削加工，關鍵是必須實現切削（xuē）速度（dù）、進給率和切削深度的平衡。

      切削速度是影響切削熱產生的首要因素。山特（tè）維克可樂滿的車削專（zhuān）家Stefan Gyllengahm曾經花了三年半時間為工具製造（zào）商開發刀（dāo）具牌號。在此期間，他在（zài）實驗室進行了Ti6Al4V的切削試驗，結果表（biǎo）明（míng），切削速度的選（xuǎn）擇必須十分小心:在某些（xiē）情況（kuàng）下，當切削（xuē）速度提高10%～15%，則刀具（jù）壽命會從40件下降為6件，這表明切削速度的調整幅（fú）度過大。他（tā）還發現，當以不會縮短刀具（jù）壽命（mìng）的切削速度進行車削時，如果提高進給率，則會（huì）達到一個有損刀具壽命的臨界溫度，因為存在一個熱量過（guò）多的極限範圍。

      刀具幾何形狀（zhuàng）在控製切屑形態以散熱方（fāng）麵起著關鍵作用。較寬和較薄的切屑擴（kuò）大了（le）正在形成的切屑與切削刃之間（jiān）的接（jiē）觸麵積，從而（ér）可減少熱量在切削刃的聚集。如果切屑較薄，產生的熱量較（jiào）少，切削速度就可以更快一些。例如，使用具有95°主偏角（jiǎo）的C型（xíng）(80°)金剛石刀片（piàn）進行粗加（jiā）工時，切屑厚度與進給率大致相等：而采用安裝主偏角為45°的正方形刀（dāo）片則可以使（shǐ）被切除的金（jīn）屬(以及（jí）切削熱)沿著較長的切削刃擴散。圓刀片在理論（lùn）上將這一概念發揮（huī）到（dào）了極致(但僅（jǐn）限於切深較小時)。Gyllengahm表示，通（tōng）常在切深較小時，采用圓（yuán）刀片可獲得很薄的切（qiē）屑。但是，考慮到具（jù）有12.7mm內切圓的圓刀片在（zài）切深大於2mm時其有效導程角會減小，因此最好使用方刀片，因（yīn）為（wéi）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，該公司提供從低合金鋼、不鏽（xiù）鋼到特（tè）殊牌號鋁合金、鈦（tài）合金等各類原材料，有時也（yě）會為公司的客戶加工鈦合金（jīn）零件。當討論車削鈦（tài）合金所（suǒ）麵臨的挑戰時，他（tā）重點回顧了車削軋鋼機用冷卻液噴頭的經曆。這種耐腐蝕的鈦合金牌號具有磨蝕性。由於鈦合金具有回彈性，因此必須采用正的刀具幾何角度，而且要重視刀具頭部的形狀。