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钛合金加工的切削力仅略高于同硬度的钢,但加工钛合金的物理现象却比加工钢复杂得多,这使得钛合金加工面临很大的困难。
大多数钛合金的导热系数很低,仅为钢的1/7,铝的1/16。因此,切削钛合金过程中产生的热量不会很快传递到工件或被切屑带走,而是积聚在切削区域,产生的温度可高达1000℃,造成刀具的切削刃会迅速磨损、破裂和死亡。积屑瘤、磨损边缘的快速出现,进而在切削区域产生更多的热量,进一步缩短刀具寿命。
切削过程中产生的高温还会破坏钛合金零件的表面完整性,导致零件的几何精度下降,并出现加工硬化现象,严重降低其疲劳强度。
钛合金的弹性可能有利于零件的性能,但在切削过程中,工件的弹性变形是产生振动的重要原因。切削压力使“弹性”工件离开刀具并反弹,使刀具与工件之间的摩擦力大于切削作用。摩擦过程还会产生热量,这加剧了钛合金导热性能差的问题。
在加工易变形的薄壁或环形零件时,这个问题更为严重。将钛合金薄壁零件加工到预期的尺寸精度并不是一件容易的事。因为当工件材料被刀具推开时,薄壁的局部变形已超过弹性范围而产生塑性变形,切削点处的材料强度和硬度显着增加。此时,原来确定的切削速度下的加工变得过高,进一步导致刀具急剧磨损。
厂家表示:钛合金加工的重点是热量,必须及时准确地将大量高压切削液喷射到切削刃上,才能快速排除热量。市场上有专门用于钛合金加工的铣刀,结构独特。