[ 來源：　|　作者：本站　|　發(fā)布時間：2018-03-14 |　瀏覽：485次 ]

摘要：上海500kV世博輸變電工程設(shè)備采購招標混凝土機械設(shè)備-我國混凝土泵車的研發(fā)趨勢器材行業(yè)企業(yè)-2008年是紡織機械發(fā)展預(yù)測除塵器粉塵氣體-現(xiàn)代鍋爐除塵設(shè)備簡介控制器技術(shù)空調(diào)-我國將制定變頻控制器標準終結(jié)市場混亂新產(chǎn)品功能水平-中聯(lián)環(huán)衛(wèi)機械公司五款新產(chǎn)品通過驗收波蘭裝配廠徐州-擴大歐洲市場份額 徐工波蘭裝配廠落成叉車鳥巢開幕式-龍工叉車為奧運鳥巢極速“變裝”出力(圖)刀具加工刀片-Kennametal公司推出KB9640新刀具工程機械企業(yè)-工程機械租賃業(yè)發(fā)展前景廣闊1．鈦合金可分為哪幾類?鈦是同素異構(gòu)體，熔點為1720℃，在低于882℃時呈密排六方晶格結(jié)構(gòu)，稱為α鈦；在882℃以上呈體心立方品格結(jié)構(gòu)，稱為β鈦。利用鈦的上述兩種結(jié)構(gòu)的不同特點，添加適當?shù)暮辖鹪?，使其相變溫度及相分含量逐漸改變而得到不同組織的鈦合金。室溫下，合金,磨削,刀具,絲錐,切屑,砂輪,磨損,鉸刀,硬質(zhì)合金,溫度,

1．鈦合金可分為哪幾類?

鈦是同素異構(gòu)體，熔點為1720℃，在低于882℃時呈密排六方晶格結(jié)構(gòu)，稱為α鈦；在882℃以上呈體心立方品格結(jié)構(gòu)，稱為β鈦。利用鈦的上述兩種結(jié)構(gòu)的不同特點，添加適當?shù)暮辖鹪兀蛊湎嘧儨囟燃跋喾趾恐饾u改變而得到不同組織的鈦合金。室溫下，鈦合金有三種基體組織，鈦合金也就分為以下三類：

(1) α鈦合金：它是α相固溶體組成的單相合金，不論是在一般溫度下還是在較高的實際應(yīng)用溫度下，均是α相，組織穩(wěn)定，耐磨性高于純鈦，抗氧化能力強。在500℃～600℃的溫度下，仍保持其強度和抗蠕變性能，但不能進行熱處理強化，室溫強度不高。

(2) β鈦合金：它是β相固溶體組成的單相合金，未熱處理即具有較高的強度，淬火、時效后合金得到進一步強化，室溫強度可達1372～1666 MPa；但熱穩(wěn)定性較差，不宜在高溫下使用。

(3) α+β鈦合金：它是雙相合金，具有良好的綜合性能，組織穩(wěn)定性好，有良好的韌性、塑性和高溫變形性能，能較好地進行熱壓力加工，能進行淬火、時效使合金強化。熱處理后的強度約比退火狀態(tài)提高50％～100％；高溫強度高，可在400℃～500℃的溫度下長期工作，其熱穩(wěn)定性次于α鈦合金。

三種鈦合金中最常用的是α鈦合金和α+β鈦合金；α鈦合金的切削加工性最好，α+p鈦合金次之，β鈦合金最差。α鈦合金代號為TA，β鈦合金代號為TB，α+β鈦合金代號為TC。

2．鈦合金有哪些性能和用途？

鈦是一種新型金屬，鈦的性能與所含碳、氮、氫、氧等雜質(zhì)含量有關(guān)，最純的碘化鈦雜質(zhì)含量不超過0.1％，但其強度低、塑性高。99.5％工業(yè)純鈦的性能為：密度ρ=4.5g/cm3，熔點為1800℃，導熱系數(shù)λ=15.24W/(m.K)，抗拉強度σb=539MPa，伸長率δ=25％，斷面收縮率ψ=25％，彈性模量E=1.078×105MPa，硬度HB195。

(1)比強度高：鈦合金的密度一般在4.5g/cm3左右，僅為鋼的60％，純鈦的強度接近普通鋼的強度，一些高強度鈦合金超過了許多合金結(jié)構(gòu)鋼的強度。因此鈦合金的比強度(強度/密度)遠大于其他金屬結(jié)構(gòu)材料，見表7-1，可制出單位強度高、剛性好、質(zhì)輕的零、部件。目前飛機的發(fā)動機構(gòu)件、骨架、蒙皮、緊固件及起落架等都使用鈦合金。

(2)熱強度高：對于α鈦合金，在350℃時TA6的鞏達422MPa、TA7的σb達491MPa，在500℃時TA8的σb達687MPa；對于α+β鈦合金，在400℃時TC4的σb達618MPa、TC10的σb達834 MPa，在450℃時TC6和TC7的σb均達589MPa、TC8的σb達706MPa，在500℃時TC9的σb達785MPa。這兩類鈦合金在150℃～500℃范圍內(nèi)仍有很高的比強度，而鋁合金在150℃時比強度明顯下降。鈦合金的工作溫度可達500℃，鋁合金則在200℃以下。

(3)抗蝕性好：鈦合金在潮濕的大氣和海水介質(zhì)中工作，其抗蝕性遠優(yōu)于不銹鋼；對點蝕、酸蝕、應(yīng)力腐蝕的抵抗力特別強；對堿、氯化物、氯的有機物品、硝酸、硫酸等有優(yōu)良的抗腐蝕能力。但鈦對具有還原性氧及鉻鹽介質(zhì)的抗蝕性差。

(4)低溫性能好：鈦合金在低溫和超低溫下，仍能保持其力學性能。在-100℃和-196℃時TA4的σb分別為893MPa和1207MPa，在-196℃和-253℃時TA7的σb分別為1216MPa和1543MPa、TC1的σb分別為1133MPa和1354MPa、TC4的σb分別為1511MPa和1785MPa。因此，鈦合金也是一種重要的低溫結(jié)構(gòu)材料。

(5)化學活性大：鈦的化學活性大，與大氣中O、N、H、CO、CO2、水蒸氣、氨氣等產(chǎn)生強烈的化學反應(yīng)。含碳量大于0.2％時，會在鈦合金中形成硬質(zhì)TiC；溫度較高時，與N作用也會形成TiN硬質(zhì)表層；在600℃以上時，鈦吸收氧形成硬度很高的硬化層；氫含量上升，也會形成脆化層。吸收氣體而產(chǎn)生的硬脆表層深度可達0.1～0.15 mm，硬化程度為20％～30％。鈦的化學親和性也大，易與摩擦表面產(chǎn)生粘附現(xiàn)象。

(6)導熱系數(shù)小、彈性模量?。衡伒膶嵯禂?shù)λ=15.24W／(m.K)，約為鎳的1/4，鐵的1/5，鋁的1/14，而各種鈦合金的導熱系數(shù)比鈦的導熱系數(shù)約下降50％。鈦合金的彈性模量約為鋼的1/2，故其剛性差、易變形，不宜制作細長桿和薄壁件，切削時加工表面的回彈量很大，約為不銹鋼的2～3倍，造成刀具后刀面的劇烈摩擦、粘附、粘結(jié)磨損。

鈦合金的牌號、性能見表7-2。

3．鈦合金有哪些切削特點？

鈦合金的硬度大于HB350時切削加工特別困難，小于HB300時則容易出現(xiàn)粘刀現(xiàn)象，也難于切削。但鈦合金的硬度只是難于切削加工的一個方面，關(guān)鍵在于鈦合金本身化學、物理、力學性能間的綜合對其切削加工性的影響。鈦合金有如下切削特點：

(1)變形系數(shù)?。哼@是鈦合金切削加工的顯著特點，變形系數(shù)小于或接近于1。切屑在前刀面上滑動摩擦的路程大大增大，加速刀具磨損。

(2)切削溫度高：由于鈦合金的導熱系數(shù)很小(只相當于45號鋼的1/5～1/7)，切屑與前刀面的接觸長度極短，切削時產(chǎn)生的熱不易傳出，集中在切削區(qū)和切削刃附近的較小范圍內(nèi)，切削溫度很高。在相同的切削條件下，切削溫度可比切削45號鋼時高出一倍以上。

(3)單位面積上的切削力大：主切削力比切鋼時約小20％，由于切屑與前刀面的接觸長度極短，單位接觸面積上的切削力大大增加，容易造成崩刃。同時，由于鈦合金的彈性模量小，加工時在徑向力作用下容易產(chǎn)生彎曲變形，引起振動，加大刀具磨損并影響零件的精度。因此，要求工藝系統(tǒng)應(yīng)具有較好的剛性。

(4)冷硬現(xiàn)象嚴重：由于鈦的化學活性大，在高的切削溫度下，很容易吸收空氣中的氧和氮形成硬而脆的外皮；同時切削過程中的塑性變形也會造成表面硬化。冷硬現(xiàn)象不僅會降低零件的疲勞強度，而且能加劇刀具磨損，是切削鈦合金時的一個很重要特點。

(5)刀具易磨損：毛坯經(jīng)過沖壓、鍛造、熱軋等方法加工后，形成硬而脆的不均勻外皮，極易造成崩刃現(xiàn)象，使得切除硬皮成為鈦合金加工中最困難的工序。另外，由于鈦合金對刀具材料的化學親和性強，在切削溫度高和單位面積上切削力大的條件下，刀具很容易產(chǎn)生粘結(jié)磨損。車削鈦合金時，有時前刀面的磨損甚至比后刀面更為嚴重；進給量f%26lt;0.1 mm/r時，磨損主要發(fā)生在后刀面上；當f%26gt;0.2 mm/r時，前刀面將出現(xiàn)磨損；用硬質(zhì)合金刀具精車和半精車時，后刀面的磨損以VBmax%26lt;0.4 mm較合適。

4．切削鈦合金時怎樣選擇刀具材料？

切削加工鈦合金應(yīng)從降低切削溫度和減少粘結(jié)兩方面出發(fā)，選用紅硬性好、抗彎強度高、導熱性能好、與鈦合金親和性差的刀具材料，YG類硬質(zhì)合金比較合適。由于高速鋼的耐熱性差，因此應(yīng)盡量采用硬質(zhì)合金制作的刀具。常用的硬質(zhì)合金刀具材料有YG8、YG3、YG6X、YG6A、813、643、YS2T和YD15等。

涂層刀片和YT類硬質(zhì)合金會與鈦合金產(chǎn)生劇烈的親和作用，加劇刀具的粘結(jié)磨損，不宜用來切削鈦合金；對于復(fù)雜、多刃刀具，可選用高釩高速鋼(如W12Cr4V4Mo)、高鈷高速鋼(如W2Mo9Cr4VCo8)或鋁高速鋼(如W6Mo5Cr4V2Al、M10Mo4Cr4V3Al)等刀具材料，適于制作切削鈦合金的鉆頭、鉸刀、立銑刀、拉刀、絲錐等刀具。

采用金剛石和立方氮化硼作刀具切削鈦合金，可取得顯著效果。如用天然金剛石刀具在乳化液冷卻的條件下，切削速度可達200 m/min；若不用切削液，在同等磨損量時，允許的切削速度僅為100m/min。

5．切削鈦合金時怎樣選擇刀具幾何參數(shù)？

(1)前角γ0：鈦合金切屑與前刀面的接觸長度短，前角較小時既可增加刀屑的接觸面積，使切削熱和切削力不至于過分集中在切削刃附近，改善散熱條件，又能加強切削刃，減小崩損的可能性。一般取γ0=5°～15°。

(2)后角α0：鈦合金已加工表面彈性恢復(fù)大、冷硬現(xiàn)象嚴重，采用大后角可減小對后刀面造成的摩擦、粘附、粘結(jié)、撕裂等現(xiàn)象，以減小后刀面的磨損。各種切削鈦合金刀具的后角基本上都大于等于15°。

(3)主偏角κr和副偏角κ′r：切削鈦合金時切削溫度高、彈性變形傾向大，在工藝系統(tǒng)剛性允許的條件下，應(yīng)盡量減小主偏角，以增加切削部分的散熱面積和減小切削刃單位長度上的負荷，一般采用κr=30°，粗加工時取κr=45°。減小副偏角可以加強刀尖，有利于散熱和降低加工表面粗糙度值，一般取κ′r =10°～15°。

(4)刃傾角λs：由于毛坯有硬皮和表層組織不均勻，粗車時切削刃容易崩損，為了增加切削刃的強度和鋒利程度，應(yīng)加大切屑的滑動速度，一般取λs =-3°～-5°，精車時λs =O°。

(5)刀尖圓弧半徑rε：切削鈦合金時刀尖是最薄弱的部分，容易崩掉和磨損，需磨出刀尖圓弧，一般rε=0.5～1.5mm。

車削時采用負倒棱(bγ=0.03～0.05 mm，γ01=-10°～0°)，斷(卷)屑槽的槽底圓弧半徑Rn=6～8 mm。

另外，刀具刃磨質(zhì)量對提高其耐用度也十分重要。硬質(zhì)合金刀具宜用金剛石砂輪刃磨，切削時刃口必須鋒利，前后刀面的表面粗糙度Ra值應(yīng)小于0.4um，刃口部分不允許有微小的缺口。刀具刃磨后進行研磨，其耐用度可提高30％。

6．切削鈦合金時怎樣選擇切削用量？

切削鈦合金時，切削溫度高、刀具耐用度低，切削用量中切削速度對切削溫度的影響最大，因此應(yīng)力求使所選擇的切削速度下產(chǎn)生的切削溫度接近最佳范圍。高速鋼刀具切削鈦合金時的最佳切削溫度約為480℃～540℃，硬質(zhì)合金刀具約為650℃～750℃。切削鈦合金一般采用較低的切削速度、較大的切削深度和進給量。

(1)切削速度Vc：切削速度對刀具耐用度影響最大，最好能使刀具在相對磨損最小的最佳切削速度下工作。切削不同牌號的鈦合金，由于強度差別較大，切削速度應(yīng)適當調(diào)整。切削深度對切削速度也有一定影響，應(yīng)根據(jù)不同的切削深度來確定切削速度的大小，核正系數(shù)見表7-3和表7-4。

(2)進給量f：進給量對刀具的耐用度影響較小，在保證加工表面粗糙度的條件下，可選較大的進給量，一般取f=0.1～0.3 mm/r。進給量太小，使刀具在硬化層內(nèi)切削，增加刀具磨損，同時極薄的切屑在高的切削溫度下容易自燃，因此不允許f%26lt;0.05 mm/r。

(3)切削深度αp：切削深度對刀具耐用度的影響最小，一般選用較大的切削深度，這樣不僅可以避免刀尖在硬化層內(nèi)切削，減小刀具磨損，還可增加刀刃工作長度，有利于散熱，一般取αp=1～5 mm。

車削鈦合金的切削用量見表7-5。

7．切削鈦合金時怎樣選擇切削液？

切削鈦合金時，為了降低切削溫度，應(yīng)當向切削區(qū)域澆注大量的以冷卻作用為主的切削液。對切削液的要求有導熱系數(shù)大、比熱大、熱容量大、汽化熱大、汽化速度快、流量大、流速快。一般說來，水比油的導熱系數(shù)大3～5倍，比熱大1倍，汽化熱幾乎大10倍左右，故用水溶性切削液較為合適。車、銑削鈦合金時，常采用乳化液，或采用有極壓添加劑的水溶性切削液。

極壓乳化劑的配方為：

石油磺酸鈉 10％ 油酸 3％

石油磺酸鉛 6％ 三乙醇胺 3.5 ％

氯化石蠟 4％ 20號機油 70.5％

氯化硬脂酸 3％

極壓添加劑的水溶性切削液的配方為：

氯化脂肪酸、聚氯乙烯 0.5％～0.8％

磷酸三鈉 0.59％ 三乙醇胺 1％～2％

亞硝酸鈉 1.2％ 水 其余

對于鉆孔、擴孔、鉸孔、拉削、攻絲等工序，應(yīng)該采用潤滑作用較大的極壓可溶性油作切削液，如蓖麻油、油酸、硫化油、氯化油等。

冷卻潤滑的方法最好采用高壓噴霧冷卻法、高壓內(nèi)冷卻法等，這樣才可起到良好的冷卻、潤滑作用。切削液流量不少于15～20 L／min。

8．切削鈦合金時應(yīng)注意哪些問題?

在切削鈦合金的過程中，應(yīng)注意的事項有：

(1)由于鈦合金的彈性模量小，工件在加工中的夾緊變形和受力變形大，會降低工件的加工精度；工件安裝時夾緊力不宜過大，必要時可增加輔助支承。

(2)如果使用含氯的切削液，切削過程中在高溫下將分解釋放出氫氣，被鈦吸收引起氫脆；也可能引起鈦合金高溫應(yīng)力腐蝕開裂。

(3)切削液中的氯化物使用時還可能分解或揮發(fā)有毒氣體，使用時宜采取安全防護措施，否則不應(yīng)使用；切削后應(yīng)及時用不含氯的清洗劑徹底清洗零件，清除含氯殘留物。

(4)禁止使用鉛或鋅基合金制作的工、夾具與鈦合金接觸，銅、錫、鎘及其合金也同樣禁止使用。

(5)與鈦合金接觸的所有工、夾具或其他裝置都必須潔凈；經(jīng)清洗過的鈦合金零件，要防止油脂或指印污染，否則以后可能造成鹽(氯化鈉)的應(yīng)力腐蝕。

(6)一般情況下切削加工鈦合金時，沒有發(fā)火危險，只有在微量切削時，切下的細小切屑才有發(fā)火燃燒現(xiàn)象。為了避免火災(zāi)，除大量澆注切削液之外，還應(yīng)防止切屑在機床上堆積，刀具用鈍后立即進行更換，或降低切削速度，加大進給量以加大切屑厚度。若一旦著火，應(yīng)采用滑石粉、石灰石粉末、干砂等滅火器材進行撲滅，嚴禁使用四氯化碳、二氧化碳滅火器，也不能澆水，因為水能加速燃燒，甚至導致氫爆炸。

9．怎樣對鈦合金進行銑削？

鈦合金在惰性氣體介質(zhì)中低速銑削時，切屑變形系數(shù)大于1.0；但在大氣中，銑削速度Vc=30 m/min時，切屑變形系數(shù)小于1.0，這是因為鈦合金在高溫銑削時，對大氣中氧和氮的親和性很大，在800℃高溫條件下，鈦合金的切屑便激烈地從周圍大氣中吸收這些氣體，產(chǎn)生相變并使縮短的銑屑重新伸長。鈦合金銑削時溫度很高，沖擊力大，應(yīng)選用能很好地承受交變載荷和熱沖擊的銑刀刀齒材料。通常選用YG 類硬質(zhì)合金，也可用鈷、鋁超硬高速鋼。

鈦合金銑刀的幾何參數(shù)和銑削用量見表7-6和表7-7。

銑削鈦合金時，宜采用不對稱順銑法，這樣刀齒前面遠離刀尖部分首先接觸工件，刀齒切離時的切屑很薄，不易粘結(jié)在切削刃上。而逆銑時正相反，容易粘屑，當?shù)洱X再次切入時切屑被碰斷，造成刀具材料剝落崩刃。

端銑刀與工件軸線間的偏移量e可決定銑刀刀齒與工件首先接觸的最佳部位，順銑或逆銑及切離時切屑厚度的大小，一般以偏移量e=(0.04～0.1) do為宜(do為端銑刀直徑)。

由于鈦合金的彈性模量小，順銑造成讓刀現(xiàn)象，要求機床和刀具有較大的剛性。銑削時刀具與切屑的接觸長度短，不易卷屑，要求刀具具有較好的刀齒強度及較大的容屑空間，否則切屑堵塞會造成刀具劇烈磨損。

10．怎樣對鈦合金進行鉆孔？

鉆孔為半封閉式切削，對鈦合金鉆孔過程中切削溫度很高，鉆孔后回彈大，鉆屑長而薄，易粘結(jié)而不易排出，經(jīng)常造成鉆頭被咬住、扭斷等惡性事故。因此要求鉆頭具有高的強度和好的剛性，鉆頭與鈦合金的化學親和性要小，最好采用硬質(zhì)合金鉆頭，但目前最常用的仍是麻花鉆，經(jīng)過采取一些措施改進后，也能取得較好的效果。

(1)改進鉆頭：為滿足對鈦合金鉆孔的需要，應(yīng)對麻花鉆采取以下改進措施：

加大鉆頭頂角，2Ф=135°～140°；增大鉆頭外緣處后角，取12°～15°；增大螺旋角，p=35°～40°；增大鉆心厚度，取(0.22～0.4)do(do為鉆頭直徑)。

采用“S”形或“X”形修磨鉆頭橫刃，橫刃長度b=(0.08～0.1)do，同時保證橫刃的對稱度≤0.06 mm。兩種形式的橫刃均可形成第二切削刃，起到分屑作用和減小鉆孔時的軸向力。

最常用的是在麻花鉆上磨出適于對鈦合金鉆孔的切削刃形，即鈦合金群鉆，其切削部分的形狀見圖7-1。圖中外內(nèi)刃頂角2φ和2φ′在鉆頭直徑do%26gt;3～10mm時均為130°～140°，do%26gt;10～30 mm時為125°～140°；外刃后角α在do%26gt;3～10 mm時為12°～18°，do%26gt;10～30 mm時為10°～15°；橫刃斜角ψ=45°；內(nèi)刃前角γτ=-10°～-15°；內(nèi)刃斜角τ=10°～15°；圓弧刃后角aR=18°～20°。

鈦合金群鉆的有關(guān)參數(shù)和鉆削用量見表7-8和表7-9。

在鉆頭上做出四條導向刃帶，加大鉆頭截面慣性矩，提高剛性，還自然地形成兩條輔助冷卻槽，耐用度比標準鉆頭提高3倍左右，切削溫度約降低20％。同時由于導向穩(wěn)定減小了孔擴張量，如Ф3 mm的四刃帶鉆頭鉆孔孔擴張量為0.03～0.04 mm，而標準鉆頭為0.05～0.06 mm。

(2)選擇適宜的槍鉆：在鉆鈦合金長徑比大于5的深孔時，當孔徑小于等于30 mm時，一般采用硬質(zhì)合金槍鉆，見圖7-2；當孔徑大于30 mm時，采用硬質(zhì)合金BTA鉆頭或噴吸鉆等。用圖7-2所示槍鉆鉆削TC11的孔，孔深204 mm(長徑比約為26)，可保證表面粗糙度Ra為1.6 μm，生產(chǎn)率提高4倍，切屑呈“梅花”形或“C”形碎屑，排屑正常。

用硬質(zhì)合金槍鉆鉆長徑比大于30的深孔時，在軸向施加小于100Hz的振動進行振動鉆孔，可使得工件表面粗糙度Ra為0.3 μm，生產(chǎn)率提高5倍。具體參數(shù)為Vc=17 m/min，f=0.033 min/r，振幅為0.07 mm，頻率35 Hz，工件圓度4 μm，表面粗糙度Ra為0.33 μm。

(3)選擇合適的切削液：鉆淺孔時可選用電解切削液，其成分為癸二酸7％～10％，三乙醇胺7％～10％，甘油7％～10％，硼酸7％～10％，亞硝酸鈉3％～5％，其余為水。

鉆深孔時不宜選用水基切削液，因為水在高溫下可能在切削刃上形成蒸汽氣泡，易產(chǎn)生積屑瘤，使鉆孔不穩(wěn)定。宜采用N32機油加煤油，其配比為3:1或3:2，也可采用硫化切削油。

11．怎樣對鈦合金進行鉸孔？

用高速鋼和YG類硬質(zhì)合金制作的鉸刀都可用于鈦合金零件上鉸孔。高速鋼鉸刀主要用于純鈦鉸孔，YG類硬質(zhì)合金鉸刀主要用于鈦合金鉸孔。鈦合金鉸刀有直齒鉸刀、階梯鉸刀和帶刃傾角的階梯鉸刀三種，直齒鉸刀鉸出的工件孔徑最大，階梯鉸刀次之，帶刃傾角的階梯餃刀最小。階梯鉸刀的第一錐在切削的同時為第二錐起了導向作用，也為第二錐留下了極為穩(wěn)定的余量，實際上起到了粗鉸和精鉸的作用；帶刃傾角的階梯鉸刀在刃傾角的作用下，提高鉸孔過程的平穩(wěn)性，并使切屑向下排出，不會摩擦、劃傷孔壁，因而鉸出的孔徑精度比階梯鉸刀更高些。

鈦合金鉸刀的幾何參數(shù)一般選用前角γ0=0°～5°，硬質(zhì)合金鉸刀取小值；后角α0=10°～15°；切削錐角κr=15°～30°。階梯鉸刀的第二錐角為15°，刃傾角λs=-15°。為了加大鈦合金鉸刀的容屑空間，齒數(shù)應(yīng)少于標準鉸刀，齒槽角δ=85°～90°。各種鈦合金鉸刀參數(shù)見圖7-3、圖7-4和圖7-5。

鈦合金鉸刀的直徑由鉸出孔的擴張量大小來確定，一般高速鋼鉸刀擴張量取0.008mm，硬質(zhì)合金鉸刀擴張量取0.006mm。

對鈦合金鉸孔時，粗鉸余量2αp=0.15～0.5 mm，精鉸余量2αp =0.1～0.4 mm，直徑小時取小值，反之取大值。硬質(zhì)合金鉸刀的切削用量Vc=15～50 m/min，f=0.1～0.5mm/r，鉸孔直徑大時取大值，反之取小值。高速鋼鉸刀的鉸削用量見表7-10。

鉸削鈦合金時，最好使用切削液，常用的是電解切削液或混合油(成分為蓖麻油60％和煤油40％)。

12．對鈦合金拉削時應(yīng)注意哪些問題？

首先，根據(jù)鈦合金材料的特性和切削特點，在拉刀設(shè)計時應(yīng)注意以下幾個方面的問題：

(1)拉刀的前后角直接影響拉刀的切削效果。用高速鋼制作的拉刀前角一般取γ0=10°～20°，硬質(zhì)合金拉刀γ0=8°～15°。用于外拉的拉刀切削齒后角αp =10°～12°，校準齒后角αk =8°～10°；用于內(nèi)拉的切削齒后角αp =5°～8°，校準齒后角αk=2°～3°；高速鋼和硬質(zhì)合金拉刀的這兩個后角相同。對于粗拉刀前后角用小值，精拉刀用大值。

(2)鈦合金拉刀只要條件允許應(yīng)盡可能做出刃傾角，一般取λs=5°～10°。

(3)拉刀前后刀面的粗糙度Ra≤0.32 μm。

(4)校準齒上盡可能不留刃帶，若需要時，其寬度應(yīng)小于等于0.12 mm。

(5)由于鈦合金的彈性模量小，加工后回彈大，開槽拉刀刀齒寬度至少應(yīng)等于或稍大于槽寬的下限尺寸，以免拉出的槽窄達不到要求。

(6)拉刀卷屑臺的形式與拉削高溫合金的基本相同。

(7)鈦合金拉刀的磨鈍標準一般為：粗拉刀VB≤0.3～0.4 mm，精拉刀VB≤0.15～0.2 mm。

再就是選用合理的拉削用量，在保證刀具耐用度的前提下提高生產(chǎn)效率。高速鋼拉刀的拉削速度Vc=4.5～6 m/min，粗拉刀的齒升量為0.06～0.10 mm，精拉刀為0.02～0.04 mm；硬質(zhì)合金拉刀的拉削速度Vc=15～30 m/min，粗拉刀的齒升量為0.08～0.12 mm，精拉刀為0.03～0.04mm。

拉削鈦合金工件時必須使用切削液，一般采用油基切削液，常用的是混合油(蓖麻油60％，煤油40％)。還可選用另一種切削油，其成分為：聚醚30％，酯類油30％，N7機械油30％，防銹添加劑和抗泡沫添加劑10％。

13．怎樣對鈦合金進行攻絲？

鈦合金攻絲是鈦合金切削加工中最困難的工序，特別是攻制小螺紋。這種困難主要表現(xiàn)在攻絲時的總扭矩大，約為45號鋼的2倍；絲錐刀齒過快地磨損、崩刃，甚至被“咬死”在螺紋孔內(nèi)而折斷。這是由于鈦合金的彈性模量太小，螺紋表面產(chǎn)生很大的回彈，使絲錐與工件接觸的面積增大，造成很大的摩擦扭矩，磨損加劇；另外，切屑細小不易拳曲，有粘刀現(xiàn)象，造成排屑困難。因此，解決鈦合金攻絲問題的關(guān)鍵是減小攻絲時絲錐與工件的接觸面積。

(1)普通絲錐：必須經(jīng)過技術(shù)處理后方能攻制鈦合金螺紋。對普通絲錐進行處理的措施為：增大容屑空間，減少齒數(shù)；在校準齒上留出0.2～0.3 mm的刀帶后，將后角加大到20°～30°，并沿絲錐全長磨去齒背中段；保留2～3扣校準齒后將后部的倒錐由0.05～0.2 mm/100 mm增大至0.16～0.32 mm/100 mm。當其他條件完全相同時，若將齒背寬度減小(磨去)1/2～2/3，攻絲扭矩下降1/4～1/3。

(2)修正齒絲錐：修正齒絲錐是把標準絲錐的成形法加工螺紋改為漸成法，工作原理如圖7-6所示。由圖可知，修正齒絲錐的齒形角α0小于螺紋齒形角α1，使絲錐齒側(cè)與被切螺紋側(cè)表面形成一側(cè)隙角φ=(α1-α0)/2，并將絲錐螺紋做出較大的倒錐，使得摩擦扭矩大大減小，同時也利于切削液的冷卻潤滑。

圖中各角度間的關(guān)系式為：

tanδ=tan κr (tan(α1/2)˙cot(α0/2) -1)

設(shè)計攻制普通螺紋的修正齒絲錐時，為檢驗方便，一般取絲錐齒形角α0=55°，切削錐角δ可在2°30′～7°30′之間選取。

標準絲錐的倒錐是從校準齒開始的，倒錐量為(0.05～0.2)mm/100 mm；修正齒絲錐的倒錐則是從第一個切削齒開始，并且倒錐數(shù)值遠大于標準絲錐，如κr =7°30′的修正齒絲錐可達1.437 mm/100 mm。由于倒錐量加大，修正齒絲錐的校準部分便起不了導向作用，在切削錐前端時必須做出圓柱導向部，以避免絲錐剛攻入時產(chǎn)生歪斜，圓柱導向部的公稱尺寸及公差取決于攻絲前的底孔尺寸。圖7-7是修正齒絲錐的結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)示例。修正齒絲錐攻制的螺紋表面粗糙度不如成形式絲錐。

(3)跳牙絲錐：跳牙絲錐是在切削齒和校準齒上相間地去掉螺扣，其最大的特點是有效地減小了絲錐與工件的接觸面積，使攻絲扭矩顯著下降。由于間齒攻絲，相鄰螺扣側(cè)刃之間有較寬綽的空間，改善了容屑和切削液進入切削區(qū)的條件，提高了絲錐的耐用度；同時在制造絲錐時，砂輪外緣頂部也不需過分尖銳，改善了磨削條件。跳牙絲錐示意圖見圖7-8。

在相同的切削條件下經(jīng)試驗比較，跳牙絲錐的攻絲扭矩約為標準絲錐的30％～50％，修正齒絲錐的35％～60％，耐用度比修正齒絲錐高1～3倍，用跳牙絲錐對鈦合金攻絲效果最好。

(4)螺紋底孔：對鈦合金攻絲一般按牙高率(螺孔實際牙型高度與理論高度的比率)不超過70％為依據(jù)來選取底孔直徑大小，即螺紋底孔直徑d1=d0-0.757 8p(d0為螺紋公稱尺寸，p為螺矩)。小直徑或粗牙螺紋牙高率可取大一些，被加工材料強度低或螺紋深度小于螺紋基本直徑時，可適當增大牙高率，但過大會增大攻絲扭矩，甚至折斷絲錐。為保證攻絲精度和表面質(zhì)量，螺紋底孔應(yīng)為鉸后的孔。

鈦合金的攻絲速度要根據(jù)材料的類型和硬度來確定。α鈦合金的攻絲速度一般取Vc=7.5～12 m/min，α+β鈦合金取Vc=4.5～6 m/min，β鈦合金取Vc=2～3.5 m/min；鈦合金的硬度≤HB350時選用較高的切削速度，反之選用較低的切削速度。

對鈦合金攻絲時，一般用含Cl、P的極壓切削液效果較好，但含Cl的極壓切削液攻絲后必須清洗干凈，防止零件晶間腐蝕；也可用蓖麻油60％、煤油40％的混合油作切削液。

14．磨削鈦合金有哪些特點？

(1)磨削力大：磨削鈦合金時，和一般磨削規(guī)律一樣，徑向力大于切向力。在相同條件下磨削TC9的徑向分力幾乎比45號鋼大4倍，切向分力大80％左右。

(2)磨削溫度高：鈦合金磨削時滑擦過程所占比重大，產(chǎn)生強烈的摩擦，急劇的彈性、塑性變形和大量的熱量，致使磨削區(qū)的溫度很高。在相同條件下，磨削TC9的磨削溫度為45號鋼的1.5～2倍，最高時可達1000℃。

(3)砂輪磨損失效：磨削鈦合金時，除粘結(jié)、擴散外，鈦合金與磨粒之間起化學作用，從而加速了砂輪的磨損過程。觀察磨削后的砂輪，鈦呈云霧狀分布，幾乎看不到砂輪磨粒。

(4)表面質(zhì)量不易保證：鈦合金磨削時，工件表面容易產(chǎn)生有害的殘余拉應(yīng)力和表面污染層，表面粗糙度數(shù)值較大。磨后表面殘余拉應(yīng)力數(shù)值大小隨磨削用量的加大而增大，磨削速度是殘余應(yīng)力的主要影響因素。

(5)生產(chǎn)率低：在保證所要求的零件加工精度的條件下，很難獲得較高的生產(chǎn)率。磨削時砂輪容易變鈍失效，磨削比很低，在相同條件下磨削Tc4的磨削比只有1.53，而45號鋼為71.5，約為45號鋼的1/47。

15．磨削鈦合金時怎樣選擇砂輪？

(1)磨料的選擇：白剛玉WA砂輪一般只能在Vc≤10 m/s的條件下磨削鈦合金，因為Vc加大會使磨削溫度升高，鈦合金表層會發(fā)生組織轉(zhuǎn)變；而且在高溫下很容易吸收空氣中的氧形成氧化鈦，并與Al2O3生成固溶體，因而增大了鈦與Al2O3的粘附結(jié)合力，加劇砂輪的粘結(jié)磨損。

綠碳化硅GC及鈰碳化硅CC磨料與鈦合金粘附較輕，尤以CC砂輪的磨削力小且磨削溫度低。采用混合磨料(以GC及CC為主磨料，以鉻剛玉PA、單晶剛玉 SA、鋯剛玉ZA或微晶剛玉MA為副磨料)磨削效果能得到很大提高，磨削溫度降低到600℃以下，磨削比可達12。

采用人造金剛石JR和立方氮化硼CBN超硬磨料磨削鈦合金效果最好。CBN砂輪磨削鈦合金的磨削比比采用混合磨料高50～60倍，且工件表層殘余應(yīng)力幾乎都為壓應(yīng)力，陶瓷CBN砂輪磨削效果見表7-11。

(2)粒度和硬度的選擇：粒度和硬度都影響磨削比，粒度的影響大些。磨削鈦合金時，常用粒度號為36號～80號的磨料、硬度為K～M的砂輪；較軟的砂輪磨削力較小且磨削溫度較低，但磨損較大。實踐證明，既能減小磨削力又能適當提高磨削比，采用粒度為80號、硬度為J的砂輪為宜。

(3)結(jié)合劑的選擇：磨削鈦合金的砂輪一般選用陶瓷結(jié)合劑V，這種結(jié)合劑的砂輪磨削力比較大；對大而薄的砂輪選用橡膠結(jié)合劑R，可降低磨削溫度和磨削力。

(4)組織的選擇：采用中等偏疏松或疏松的砂輪組織5～8號為宜。成型磨削及精密磨削時，為保持砂輪型面及磨削表面粗糙度，可選用組織較為緊密的砂輪。

磨削鈦合金時，不同磨削方式使用砂輪的具體選擇見表7-12。

16．磨削鈦合金時怎樣選擇磨削用量？

由于鈦合金的磨削溫度高，再加上鈦合金的化學活性大，工件表層組織很容易發(fā)生相變，而且容易產(chǎn)生有害的殘余拉應(yīng)力，會降低零件的疲勞強度，因此在選擇鈦合金的磨削用量時首先要考慮的是降低磨削溫度。磨削速度對磨削溫度的影響最大，即磨削鈦合金時的速度不宜太高。具體的鈦合金磨削用量見表7-13。

17．磨削鈦合金時怎樣選擇磨削液？

磨削鈦合金時，要求磨削液具有冷卻、潤滑和沖洗作用，更重要的是應(yīng)具有抑制鈦與磨料的粘附作用和化學作用。目前用得較多的是水溶性磨削液，有亞硝酸鉀溶液、亞硝酸鉀和甲酸鈉溶液、亞硝酸鈉溶液、亞硝酸鈉和甲酸鈉溶液、亞硝酸胺溶液等。使用含極壓添加劑S、Cl、P的極壓油，效果較好，尤以氯(Cl)極壓油效果最好，但磨后應(yīng)清洗零件，以防降低零件的抗疲勞強度。

對于緩進給磨削推薦選用下述配方制備磨削液：亞硝酸鈉1％，苯甲酸鈉0.5％，甘油0.5％，三乙醇胺0.4％，水(其余)。使用立方氮化硼CBN砂輪磨削時不宜使用水溶性磨削液，因BN與水在800℃左右會起化學反應(yīng)，造成砂輪過快磨損(BN+H2O→H2BO3+NH3)。

使用磨削液時，應(yīng)特別注意流量要足夠大，每毫米砂輪寬度一般不低于0.5 L/min。砂輪線速度越高，流量應(yīng)越大。水箱容量一般為流量的1.5～3倍，以保持磨削液處于較低的溫度。另外，鈦合金的磨削溫度較高，鈦屑容易引起自燃，在使用油劑磨削液時，應(yīng)注意防止發(fā)生火災(zāi)。

18．鈦合金有哪些其他的磨削方法？

磨削鈦合金除了常用的普通磨削法外，還可采用緩進給磨削法和低應(yīng)力磨削法。

(1)緩進給磨削法：鈦合金的緩進給磨削的特點與高溫合金類同，有關(guān)的詳細情況參照高溫合金的緩進給磨削部分。鈦合金的緩進給磨削一般選用 GC60G～JV的砂輪，磨削速度Vc=28～30 m/s，工件速度Vw=70 mm/min，磨削深度αp=1～2 mm。工件表面粗糙度值要求較小時，應(yīng)采用較硬的砂輪；成形磨削時，可用金剛石滾輪或鋼滾輪來修整砂輪。

(2)低應(yīng)力磨削法：鈦合金的低應(yīng)力磨削是靠減小磨去單位體積金屬消耗的能量，來降低磨后工件表層的殘余拉應(yīng)力，消除燒傷、變形和裂紋，很適合鈦合金的磨削。低應(yīng)力磨削應(yīng)采取以下措施：使用較軟的砂輪，經(jīng)常保持砂輪和修整工具的鋒利，減小徑向進給量(或磨削深度)，降低磨削速度，大量充分使用性能好的磨削液。但此法生產(chǎn)率低，只適用于承受很高應(yīng)力的零件(如：高循環(huán)應(yīng)力或在腐蝕條件下工作的零件)，用這種磨削法可提高零件的疲勞強度。其磨削用量見表7- 14。

為了達到低應(yīng)力磨削效果，應(yīng)嚴格控制粗、半精、精磨三個階段的徑向進給量(或磨削深度)：

①粗磨階段。由毛坯尺寸磨至比最終尺寸大0.25 mm，采用fr≤0.05 mm/st。

②半精磨階段。再磨至比最終尺寸大0.05 mm，采用fr=0.008～0.015 mm/單行程，半精磨前應(yīng)修整砂輪。

③精磨階段。磨至最終尺寸，采用fr=0.0025～0.005 mm/st，或根據(jù)需要用2～4個行程的無火花磨削至最終尺寸，精磨前應(yīng)修整砂輪。

19．用金剛石刀具切削加工鈦合金有哪些特點？

從加工鈦合金的各種刀具材料切削實驗的結(jié)果可以看出，金剛石刀具加工鈦合金的效果最為顯著。這是因為金剛石在鈦中的溶解度比在鐵中小得多，切削時金剛石刀具的擴散磨損很小，故用金剛石刀具切削鈦合金有以下特點：

(1)有很高的耐用度：用硬質(zhì)合金刀具和金剛石復(fù)合片刀具車削鈦合金棒料，采用的車削用量為 Vc=56 m/min、αp=1 mm、f=0.05 mm/r，用硬質(zhì)合金刀具車削時，刀具很快就磨損了，切下的切屑體積僅有0.07 cm3；而在相同的磨損條件下，金剛石車刀卻能切下多得多的切屑，切屑體積高達132 cm3，是硬質(zhì)合金刀具的1885倍。通過切削鈦合金試驗，在相同的條件下，刀具材料磨損量最大的是氧化鋁基陶瓷，其次是硬質(zhì)合金，磨損量最小的是金剛石。

(2)有很高的導熱性：鈦合金的導熱系數(shù)為5.44～10.47W／(m.K)，是45號鋼的1/5～1/6，而金剛石的導熱系數(shù)非常高，達146.5 W／(m.K)，是45號鋼的3倍、硬質(zhì)合金的1.7～7倍，加上金剛石硬度高，切削刃可磨得非常鋒利，切削時產(chǎn)生的切削熱較少，刀具又能傳出很大部分切削熱。因此用金剛石刀具加工鈦合金的切削溫度低。

(3)允許較高的切削速度：用YG類硬質(zhì)合金加工TC4鈦合金時，切削速度一般采用Vc=20～50 m/min；而用金剛石刀具在沒用切削液干切時采用Vc=100 m/min，濕切時可高達Vc=200 m/min，比硬質(zhì)合金高出好幾倍，且刀具幾乎看不出有多少磨損。

(4)粘結(jié)和擴散磨損最小：用于切削鈦合金的各種刀具材料中，金剛石與鈦合金間產(chǎn)生粘結(jié)和擴散的可能性最小，即切削時刀具產(chǎn)生粘結(jié)磨損和擴散磨損最小。

實踐證明，精切鈦合金時以金剛石刀具最佳，粗加工時以YG類硬質(zhì)合金濕切為好。金剛石刀具的幾何參數(shù)是γ0=-5°、α0=17°、κr=30°、κ′r=20°、λs=0°，rε=0.1 mm；切削用量是Vc=80～90 m/min，αp =0.2～0.4 mm，f=0.05～0.07 mm/r。

20．切削加工鈦合金的實例有哪些？

(1)將145 mm×65 mm的鈦合金車成圓棒，在Vc=56m/min、αp =2 mm、f =0.1 mm/r的情況下，開始用YG8硬質(zhì)合金刀具，只車下0.7 cm3體積的切屑。后改用金剛石復(fù)合刀片的車刀，切下切屑的體積達143 cm3，為硬質(zhì)合金刀具的204倍，且后刀面磨損很小。又如，用天然金剛石刀具，在干式切削時，在Vc=100 m/min的條件下，切削30 min后，刀具幾乎沒磨損。在有切削液的條件下，切削速度可達200 m/min。

(2)銑削TB2鈦合金，刀具材料為YS30硬質(zhì)合金，在 Vc=100～150 m/min、αp =0.2～0.5 mm、αf =0.06～0.08mm/z的條件下，切削十分輕快，刀具磨損很小。

(3)對TC4鈦合金車外圓和內(nèi)孔，采用YM052硬質(zhì)合金為刀具材料，在 Vc=70～120 m/min、αp =1～2 mm、f=0.2 mm/r條件下，刀具磨損比較小，而且表面粗糙度Rn可達0.8μm。

(4)在TC4鈦合金上加工M185×3的螺紋，螺紋為50mm長。采用YM051超細顆粒硬質(zhì)合金車刀，刀具可車5～6件。

(5)用不同切削速度加工TC4鈦合金時，切削條件為：γ0=3°，α0=14°，κr =κ′r =45°，rε=1 mm，f=0.16 mm/r，tip=1 mm，切削速度分別為30 m/min、60～70 m/min和90～100m/min，結(jié)果是：低速時YS2有很高的耐磨性，在高速時，YD15的耐磨性高于YS2。

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