钛合金切削刀具选用

加工钛合金铣刀钛合金专用铣刀钛合金专用铣刀钛合金专用铣刀三刃铣刀四刃铣刀球头铣刀四刃平头铣刀，圆鼻铣刀，钨钢合金铣刀，钛合金专用铣刀三刃铣刀，四刃铣刀钛合金铣刀，关键要锋利.前刀面的光洁度要好.而且刀子又要刚性好塑性优.这就决定了钛合金专用铣刀必须要用韧性优硬度高的硬质合即钨钢合金，并且要更优良的涂层。

另外更精准的刃磨不可缺少，刀具稳定性好，刀具的同心度高，才可以对付比较难切削的钛合金，开粗要用开粗的铣刀，精修要用精密精修刀具，使用最广泛的钛合金是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工业纯钛（TA1、TA2和TA3）钛合金具有强度高而密度又小，机械性能好，韧性和抗蚀性能很好。

另外，钛合金的工艺性能差，切削加工困难，在热加工中，非常容易吸收氢氧氮碳等杂质。

还有抗磨性差，生产工艺复杂。

钛的工业化生产是1948年开始的。

航空工业发展的需要，使钛工业以平均每年约8%的增长速度发展。

目前世界钛合金加工材年产量已达4万余吨,钛合金牌号近30种。

东莞市立浩五金科技有限公司对这一专用铣刀比较有优势。

欢迎咨询在切削钛合金的过程中，应注意的事项有：切削加工钛合金应从降低切削温度和减少粘结两方面出发，选用红硬性好、抗弯强度高、导热性能好、与钛合金亲和性差的刀具材料，MG类硬质合金即钨钢比较合适。

由于高速钢的耐热性差，因此应尽量采用硬质合金即钨钢合金制作的刀具。

(1)由于钛合金的弹性模量小，工件在加工中的夹紧变形和受力变形大，会降低工件的加工精度；工件安装时夹紧力不宜过大，必要时可增加辅助支承。

(2)如果使用含氢的切削液，切削过程中在高温下将分解释放出氢气，被钛吸收引起氢脆；也可能引起钛合金高温应力腐蚀开裂。

(3)切削液中的氯化物使用时还可能分解或挥发有毒气体，使用时宜采取安全防护措施，否则不应使用；切削后应及时用不含氯的清洗剂彻底清洗零件，清除含氯残留物。

(4)禁止使用铅或锌基合金制作的工、夹具与钛合金接触，铜、锡、镉及其合金也同样禁止使用。

采用伊斯卡刀具为钛合金铣削加工带来竞争优势前言钛金属材料具有出色的比强度和高耐腐蚀性能，这些优点使得钛合金成为了重要的工程材料，在许多要求高的领域得到了越来越多的应用。

使用钛材料制造的关键结构件，在确保所需的性能和可靠性的同时能显著减小结构件的质量，这点在航空航天工业表现尤为突出，因为这些优点正好可以提高航空器的整体性能以及燃油经济性。

钛的加工性钛材料属于难加工材料，因此在生产过程中需要权衡许多加工过程中可能会遇到的问题。

在金属加工行业中，“钛”材料通常不仅指纯钛材料，还包括钛合金材料。

根据冶金特性，依据所含元素不同可以将钛分为：商业纯钛（非合金）、α-钛合金、β-钛合金、α-β-钛合金，以及其它钛合金材料。

人们有时认为钛的切削性能与奥氏体不锈钢相似；不过这种说法仅适用于纯钛材料，并不适用于α-β-钛合金材料，尤其是β-钛合金材料。

可加工性评定在很大程度上取决于钛的类型及其热处理方法。

广泛应用的退火钛TiAl6V4的加工性能比退火不锈钢AISI 304的加工性能低35-40%左右。

但是，如果我们将退火钛TiAl6V4的加工性视为100％，那么让众多加工车间感到头痛的Ti5553（人们也称之为”TRIPLE 5”）的加工困难程度是退火钛TiAl6V4的两倍。

随着机床制造商们持续的技术创新和研发，钛材料的加工越来越高效。

现代化机床使得操作人员能采用更先进的加工策略和小余量、短接触加工方法。

但是，钛加工中的低切削速度严重抑制了机床高效率加工的潜能，同时也导致切削刀具成为整个技术生产系统中最薄弱的环节。

简而言之，切削刀具成为钛材料加工中的生产效率分水岭，因此，其也成为寻求彻底改善这一状况的主要优化对象。

由于钛的导热系数很低，切削时面对的主要问题就是产生的切削热。

导热性差导致相当大的热载荷直接传递到刀具的切削刃。

此外，由于钛的弹性模量小容易引发在切削过程中产生振动，从而影响加工表面的光洁度和精度，而类似问题在钢材加工中很少出现。

TA15、TB6钛合金切削加工用量和刀具的选择TA15、TB6两种钛合金材料具有重量轻、强度高、耐热、耐腐蚀、疲劳性能好等一系列优良的力学、物理性能，成为航空航天、核能、船舶等领域理想的结构材料之一。

但由于该材料价格昂贵，难加工，尤其是铣削加工制造周期长、成本高，制约了它的应用。

而新一代航空产品需要具备更优异的性能新材料、新结构、新工艺被广泛应用。

同时，为了竞争的需要，研制周期短和制造成本低是取胜的关键，因此，开展对TA15、TB6两种钛合金材料切削加工的研究是必要的，特别是铣削高效加工的探索尤其显得紧迫和重要。

TA15、TB6钛合金材料主要特征TA15 a钛合金是a相固熔体组成的单相合金。

该合金室温强度在930MPa以上，耐热性高于纯钛，组织稳定，抗氧化能力强，500～600 ℃下仍保持其强度，抗蠕变能力强，但不能进行热处理强化。

TB6 b钛合金是b相固熔体组成的单相合金。

该合金室温强度在1105MPa 以上，但热稳定性较差，不宜在高温下使用。

TA15、TB6钛合金的切削加工工艺特性摩擦系数大，导热系数低，刀尖切削温度高。

钛合金热导率仅为钢的1/4 、铝的1/14 、铜的1/25 , 因而散热慢，不利于热平衡。

切削时产生的切削热都集中在刀尖上，使刀尖温度很高，易使刀尖很快熔化或粘结磨损而变钝。

弹性模量小。

钛合金的弹性模量只有30CrMnSi的56% ，这说明零件的刚性差，切削时易产生弹性变形和振动，不仅影响零件的尺寸精度和表面质量，而且还影响刀具的使用寿命;同时造成已加工面的弹性恢复较大，刀具后面摩擦增加导致刀具过快磨损。

化学活性大。

在300℃以上时有强烈的吸氢、氧、氮的特性，造成加工表面易产生脆硬的化合物，切屑形成短碎片状，使刀具极易磨损。

钛合金化学亲和力较强，极易与其他金属亲和结合。

在加工中切屑与刀具的粘结现象严重，使刀具的粘结和扩散磨损加大。

TA15、TB6钛合金零件切削用量和刀具参数的选择主要加工方法钛合金零件的加工余量比较大，有的部位很薄(2～3mm) ，主要配合表面的尺寸精度、形位公差又较严，因此每项结构件都必须按粗加工→半精加工→精加工的顺序分阶段安排工序。

典型专用金属切削刀具设计实例精选1. 引言专用金属切削刀具设计是制造业中非常重要的一环，它直接影响到产品加工的精度、效率和质量。

在不同的工艺和材料加工过程中，需要针对不同的情况设计不同的切削刀具。

本文将选取一些典型的专用金属切削刀具设计实例，以便读者能够更深入地了解切削刀具设计的原理和方法。

2. 实例一：钛合金高速切削刀具设计在航空航天领域，对钛合金的加工要求非常高，因为钛合金具有高强度、耐腐蚀等特点。

为了提高钛合金的加工效率和质量，需要设计专用的切削刀具。

可以设计刀片的刃角和刀具材料以适应钛合金的切削特性，同时采用涂层技术以增加刀具的耐磨性和刚性。

3. 实例二：硬质合金铣刀设计硬质合金是一种常用的切削工具材料，它具有高硬度、耐磨性和热稳定性。

在加工高硬度材料时，硬质合金铣刀是一种非常有效的切削工具。

合理的刀具几何形状和刀具材料选择是硬质合金铣刀设计的关键。

可以通过刀具的刃数、刃型、刃尖半径等参数的选择，来提高铣削的效率和表面质量。

4. 实例三：车削刀具设计在车削加工中，刀具的稳定性和切削效率是非常重要的。

典型的车削刀具设计包括刀片的刃角、前角、刀尖半径等参数的选择，以及切削沟槽的设计等。

对刀具材料的选择和热处理也是影响切削性能的重要因素。

5. 总结与展望通过以上几个典型的专用金属切削刀具设计实例，我们可以看到刀具设计在不同材料和加工工艺中的重要性。

合理的刀具设计可以显著提高加工效率和质量，降低生产成本。

未来，随着新材料和新工艺的不断发展，切削刀具设计也将面临新的挑战和机遇。

我们需要不断地学习和创新，以适应制造业的发展需求。

6. 个人观点作为一名切削刀具设计师，我深切地理解刀具设计对产品加工的重要性。

在实际工作中，我不断学习和积累经验，努力提高自己的设计水平，以满足客户的需求。

希望通过这些典型实例的共享，能够给读者带来启发，也欢迎大家和我一起探讨刀具设计的话题。

在本次文章中，我主要以从简到繁、由浅入深的方式来探讨了典型专用金属切削刀具设计实例。

TA15 TB6钛合金切削加工用量和刀具的选择加工的研究是必要的，特别是铳削高效加工的探索尤其显得紧迫和重要。

TA15、TB6钛合金材料主要特征TA15 a钛合金是a相固熔体组成的单相合金。

该合金室温强度在930MPa以上，耐热性高于纯钛，组织稳定，抗氧化能力强，500〜600 C下仍保持其强度，抗蠕变能力强，但不能进行热处理强化。

TB6 b钛合金是b相固熔体组成的单相合金。

该合金室温强度在1105MPa以上，但热稳定性较差，不宜在高温下使用。

TA15、TB6钛合金的切削加工工艺特性摩擦系数大，导热系数低，刀尖切削温度高。

钛合金热导率仅为钢的1/4、铝的1/14、铜的1/25 ,因而散热慢，不利于热平衡。

切削时产生的切削热都集中在刀尖上，使刀尖温度很高，易使刀尖很快熔化或粘结磨损而变钝。

弹性模量小。

钛合金的弹性模量只有30CrMnSi的56%，这说明零件的刚性差，切削时易产生弹性变形和振动，不仅影响零件的尺寸精度和表面质量，而且还影响刀具的使用寿命；同时造成已加工面的弹性恢复较大，刀具后面摩擦增加导致刀具过快磨损。

化学活性大。

在300 C以上时有强烈的吸氢、氧、氮的特性，造成加工表面易产生脆硬的化合物，切屑形成短碎片状，使刀具极易磨损。

钛合金化学亲和力较强，极易与其他金属亲和结合。

在加工中切屑与刀具的粘结现象严重，使刀具的粘结和扩散磨损加大。

TA15、TB6钛合金零件切削用量和刀具参数的选择主要加工方法钛合金零件的加工余量比较大，有的部位很薄（2〜3mm），主要配合表面的尺寸精度、形位公差又较严，因此每项结构件都必须按粗加工T半精加工T精加工的顺序分阶段安排工序。

主要表面分阶段反复加工，减少表面残余应力，防止变形，最后达到设计图的要求。

其主要的加工方法有铳削、车削、磨削、钻削、铰削、攻丝等。

铳削用量及刀具的选择钛合金结构件中大量应用铳削加工，如零件内外型面。

刀具应选择具有高硬度、高抗弯强度和韧性、耐磨性好、热硬性好、工艺性好、散热性好的材料，主要为高速钢W6Mo5Cr4V2AJ W2Mo9Cr4VCo5（M42和硬质合金YG8 K3O Y330。

钛合金切削加工时注意事项
1、尽可能使用硬质合金刀具。

2、采用较小的前角和较大的后角以增大切屑与前刀面的接触长度，减小工件于后刀面的摩擦，刀尖采用圆弧过度刃以提高强度，避免尖角烧损。

3、要保持刀刃锋利，以保证排屑流畅，避免粘屑崩刃。

4、切削速度宜低，以免切削温度过高;进给量适中，过大易烧刀，过小则因刀刃在加工硬化层中工作而磨损过快；切削深度可较大，使刀尖在硬化层以下工作，有利于提高刀具耐用度
5、加工时须加冷却液充分冷却
6、切削钛合金时吃刀抗力较大，故工艺系统需保证有足够的刚度。

由于钛合金易变形，所以切削夹紧力不能大，特别是在某些精加工工序时，必须时可使用一定的辅助支承。

一般情况下切削加工钛合金时，没有发火危险，只有在微量切削时，切下的细小切屑才有发火燃烧现象。

为了避免火灾，除大量浇注切削液之外，还应防止切屑在机床上堆积，刀具用钝后立即进行更换，或降低切削速度，加大进给量以加大切屑厚度。

若一旦着火，应采用滑石粉、石灰石粉末、干砂等灭火器材进行扑灭，严禁使用四氯化碳、二氧化碳灭火器，也不能浇水，因为水能加速燃烧，甚至导致氢爆炸。

高速铣削钛合金涂层刀具优选作者：翟万振鲍明志来源：《科学与财富》2017年第03期摘要：Ti6Al4V自身的切削加工特性致使刀具材料的选择对加工有着很大影响。

刀具涂层技术的发展与进步对提高刀具的切削性能和实现不同材料的高速切削起到了关键的作用。

在材料的切削加工过程中，每个工件材料都会对应一种或几种特别适合其加工的高效刀具材料。

本文主要分析适合钛合金切削的刀具涂层材料并对适合其加工的涂层刀具进行优选。

关键词：刀具；涂层；钛合金；切削1.刀具涂层制备工艺方法及涂层材料优选原则1.1刀具涂层的工艺方法涂层制备工艺的方法主要有物理气相沉积法（PVD）和化学气相沉积法（CVD），其它方法还有如溶胶-凝胶法、等离子化学气相沉淀法（PCVD）、电镀、溶盐电解等，但都还存在较大的应用局限性。

对于金属切削刀具其表面涂层的制备通常选用PVD和CVD法。

1.2刀具涂层的优选原则（1）刀具涂层材料的物理力学性能比较钛合金高速切削过程中由于切削温度高，加工刀具材料必须具备高的硬度、耐磨性、高的导热系数、低的摩擦系数和低的化学活性。

PCD涂层硬度大，抗磨损能力强，耐热温度可达1000℃，并且摩擦系数很小0.02-0.15之间，此外TiAlN、AlTiN和AlCrN等涂层也具有较好的物理力学性能，耐热温度达到800℃以上。

（2）刀具涂层材料的化学性能比较Ti6Al4V加工刀具磨损主要有粘结磨损和元素的氧化扩散磨损，因此刀具材料必须选取抗粘结性高和化学活性低的涂层材料。

表中可以看出PCD的抗粘结、抗氧化和元素扩散强度都比较好。

2.常用硬质合金涂层刀具性能针对Ti6Al4V加工特性，刀具涂层技术可有效的解决刀具材料的力学、物理和化学性能之间的矛盾，对刀具寿命的延长起到重要作用。

（1）高的硬度及耐磨性一般而言，硬质合金涂层刀具有比硬质合金更高的硬度和抗磨损能力，如TiN、TiC、TiCN、TiAlN、AlTiN和金刚石等硬质合金涂层刀具有的可达到HV3000～4000，甚至高达HV9000。

钛合金切削加工时刀具材料及刀具几何角度的选用刀具材料：加工钛合金时，不宜使用YT类硬质合金刀片。

因为：①YT类硬质合金刀片中含有钛，它会与被加工的钛合金发生亲和作用，粘掉刀尖。

②车削钛合金时，车刀与切屑的接触远比加工钢时小得多，作用在车刀接触面积上的单位切削刀较大，由于YT类硬质合金刀片较脆，因此容易崩刃。

一般生产中采用YG类刀片加工钛合金，尽管其耐磨性较差。

通常在粗车和断续车削时采用YG8刀片，精车和连续车削时用YG3刀片，一般加工则用YG6X刀片。

实践证明，含钽的硬质合金YA6(属于细颗粒钨钴类硬质合金)效果较好，由于加入了少量的稀有元素，提高了刀片耐磨性，代替了原有的YG6X，其抗弯强度、硬度也都比YG6X 高。

在低速切削或切削复杂型面时，可采用高钒高速钢(W12Cr4V4Mo)和高钴高速钢(W2Mo9Cr4VCo8)刀具，它们是加工钛合金最好的刀具材料，但因钴资源少且价格昂贵，因此应尽可能少用，以保护稀有资源并降低成本。

刀具几何角度：切削钛合金时，车刀后角α0是所有刀具参数中最敏感的，因为切削层下的金属弹性恢复大和加工硬度大，一般采用大后角可使刃口易于切入金属层，减小后刀面的磨损，但后角过小(小于15°)会出现金属的粘附现象；而后角过大，刀具将被削弱，刀刃容易崩碎。

因此，大多数切削钛合金的车刀采用15°后角。

从刀具耐用度来看，α0小于或大于15°，都会降低车刀的耐用度。

此外，α0为15°的车刀刀刃比较锋利，并可降低切削温度。

由于钛合金在切削过程中，会与空气中的氧、氢、氮等形成硬脆化合物，造成刀具磨损(主要发生在车刀前刀面上)，因此应采用小值前角；此外，钛合金的塑性低，切屑与前刀面的接触面积小，为此也应选用小值前角，这样做可增加切屑与前刀面的接触面积，使切削热和切削压力不至于过分集中于刃口附近，既有利于散热，又加强刃口，避免因切削力集中而产生崩刃。

因此，用硬质合金刀具加工(α+β)钛合金时，取前角γ0=5°左右并磨出倒棱f(宽度为0.05～0.1mm)，γf=0°～10°，刀尖磨成r=0.5mm小值圆弧，刃倾角λs =+3°。