钛合金(如TC4、Ti-6Al-4V)因导热系数低(仅为钢的1/5)、高温强度高、化学活性强(易与刀具材料粘结),切削过程中易产生“高温粘结磨损”和“颤振”,需针对性优化参数:
1.切削速度(Vc)
>硬质合金刀具(如WC-Co基,推荐TiAlN涂层):粗加工50-100 m/min,精加工80-150 m/min;
>陶瓷刀具(如Al₂O₃-TiC)或CBN刀具:可提升至150-300 m/min(适用于高速精加工);
>避免低速(<30 m/min):易因切削力过大导致刀具崩刃。
>核心限制:钛合金在高速切削时,切削区温度骤升(可达800-1000℃),易导致刀具(如高速钢)迅速软化,同时钛合金易与刀具材料(如钨、钴)发生化学反应,形成低强度粘结层,加速刀具失效。
2.进给量(f)
>核心矛盾:进给量过大会增加切削力(钛合金塑性高,变形抗力大),导致工件变形或颤振;过小则切削刃与工件表面摩擦加剧,产生“犁削效应”,增加表面粗糙度。
>优化范围:粗加工0.15-0.3 mm/r,精加工0.05-0.15 mm/r(需匹配切削速度,高速时选小进给量以控制温度)。
3.切削深度(ap)
>原则:优先保证足够的切削深度以避开工件表面硬化层(钛合金加工后表面易形成冷作硬化层,硬度提升20%-50%),减少刀具与硬化层的摩擦磨损。
>优化范围:粗加工2-5 mm,精加工0.5-2 mm(需结合机床刚性,避免颤振)。
4.辅助优化
>刀具几何参数:采用较大前角(10°-15°)减少切削力,较小后角(5°-8°)增强刀刃强度;
>冷却润滑:高压冷却(压力5-20 MPa)+极压切削液(含硫、磷添加剂),强化热量带走并抑制粘结。