钛合金因热传导率低、加工硬化严重、与刀具亲和性高、塑性变形小等特性，加工难度较大，其被切削指数仅相当于易削钢的20%。深入理解钛合金加工特性并掌握相应工艺与刀具应用方法，对提高钛合金加工质量与效率至关重要。

钛合金加工特性剖析

热传导率低

钛合金热传导率约为45#钢的16%，加工时热量难以及时传导，导致切刃局部高温，刀尖温度可达45#钢的1倍以上，易引发刀具扩散磨损。

加工硬化严重

钛合金加工硬化现象显著，表面硬化层比不锈钢更严重，会增加后续加工难度，如导致刀具边界损伤增大。

与刀具的亲和性高

钛合金与含钛的硬质合金粘结严重，影响刀具性能和加工质量。

塑性变形小

钛合金弹性模量约为45钢的1/2，弹性恢复大，摩擦严重，且工件易发生装夹变形。

加工钛合金的工艺诀窍

刀片选择

采用正角型几何形状的刀片，可减少切削力、切削热和工件变形。

进给控制

保持恒定进给，避免工件硬化，刀具在切削过程中要始终处于进给状态，铣削时径向吃刀量ae应为半径的30%。

切削液使用

采用高压大流量切削液，保证加工过程热稳定性，防止工件表面变性和刀具损坏。

刀片刃口维护

保持刀片刃口锋利，钝刀具易导致热集结和磨损，进而使刀具失效。

加工时机选择

尽可能在钛合金最软的状态加工，因为淬硬后材料更难加工，热处理会提高材料强度并增加刀片磨损。

切削方式优化

使用大的刀尖圆弧半径或倒角切入，让更多刀刃进入切削，减少每一点的切削力和热量，防止局部破损。铣削钛合金时，切削速度对刀具寿命影响最大，径向吃刀量次之。

从刀片入手解决钛加工难题

钛合金加工时，刀片沟槽磨损常出现在后面和前面沿切削深度方向，多由前期加工留下的硬化层造成。加工温度超过800℃时，刀具与工件材料的化学反应和扩散也会形成沟槽磨损。加工中，工件钛分子在刀片前面积聚，在高压高温下“焊接”到刀刃上形成积屑瘤，积屑瘤剥离时会带走刀片硬质合金涂层。因此，钛合金加工需要特殊的刀片材料和几何形状。

适合钛加工的刀具结构

钛合金加工的关键是散热，大量高压切削液（https://baike.baidu.com/item/%E5%88%87%E5%89%8A%E6%B6%B2/10155144）需及时准确喷射到切削刃上以快速移除热量。市场上有专门用于钛合金加工的铣刀，具有独特结构。

从具体机械加工方式入手

车削

钛合金产品车削易获得较好表面粗糙度，加工硬化不严重，但切削温度高，刀具磨损快。可采取以下措施：

刀具材料：根据工厂条件选用YG6、YG8、YG10HT。

刀具几何参数：选择合适的刀具前后角、刀尖磨圆。

切削参数：采用较低切削速度、适中进给量、较深切削深度，充分冷却。车外圆时刀尖不能高于工件中心，精车及车削薄壁件时，刀具主偏角一般为75 - 90度。

铣削

钛合金产品铣削比车削困难，因铣削是断续切削，切屑易与刀刃粘结，粘屑的刀齿再次切入工件时会碰掉粘屑并带走刀具材料，形成崩刃，降低刀具耐用度。

铣削方式：一般采用顺铣。

刀具材料：选用高速钢M42。

刀具参数调整：相对于通用标准铣刀，前角应减小，后角应加大。铣削速度宜低，尽量采用尖齿铣刀，避免使用铲齿铣刀。

攻丝

钛合金产品攻丝时，切屑细小易与刀刃及工件粘结，导致加工表面粗糙度值大、扭矩大。攻丝时丝锥选用不当及操作不当易造成加工硬化，加工效率低且时有丝锥折断现象。

丝锥选择：优先选用一丝到位的跳牙丝锥，齿数为2 - 3齿，切削锥角宜大，锥度部分一般为3 - 4扣螺纹长度。为便于排屑，可在切削锥部分磨出负倾角。尽量选用短丝锥以增加刚性，丝锥的倒锥部分应较标准的适当加大，以减少摩擦。

铰削

钛合金铰削时刀具磨损不严重，硬质合金和高速钢铰刀均可使用。使用硬质合金铰刀时，要采取类似钻削的工艺系统刚度，防止铰刀崩刃。钛合金铰孔时主要问题是铰孔光洁度不好，需用油石修窄铰刀刃带宽度，一般刃宽在0.1 - 0.15mm为宜，同时要保证足够强度。切削刃与校准部分转接处应为光滑圆弧，磨损后要及时修磨，各齿圆弧大小一致，必要时可加大校准部分倒锥。

钻削

钛合金钻削较为困难，常出现烧刀和断钻现象，这主要是由于钻削过程中的特殊情况导致。