钛合金即在工业纯钛中加入合金元素，以提高钛的强度。钛合金可分三种：a钛合金，b钛合金和a＋b钛合金。a+b钛合金是由a和b双相组成，这类合金组织稳定，高温变形性能、韧性、塑性较好，能进行淬火、时效处理，使合金强化。钛合金的性能特点主要表现在：

1) 比强度高。钛合金密度小(4.4kg/dm3)重量轻，但其比强度却大于超高强度钢。
　　2) 热强性高。钛合金的热稳定性好，在300～500℃条件下，其强度约比铝合金高10倍。
　　3) 化学活性大。钛可与空气中的氧、氮、一氧化碳、水蒸气等物质产生强烈的化学反应，在表面形成TiC及TiN硬化层。导热性差。钛合金导热性差，钛合金TC4在200℃时的热导率l=16.8W/m·℃，导热系数是0.036卡/厘米·秒·℃。

钛合金机加工特性分析

首先，钛合金导热系数低，仅是钢的1/4，铝的1/13，铜的1/25。因切削区散热慢，不利于热平衡，在切削加工过程中，散热和冷却效果很差，易于在切削区形成高温，加工后零件变形回弹大，造成切削刀具扭矩增大、刃口磨损快，耐用度降低。其次，钛合金的导热系数低，使切削热积于切削刀附近的小面积区域内不易散发，前刀面摩擦力加大，不易排屑，切削热不易散发，加速刀具磨损。最后，钛合金化学活性高，在高温下加工易与刀具材料起反应，形成溶敷、扩散，造成粘刀、烧刀、断刀等现象。

钛合金在加工中心上的铣削案例分析

零件的结构形式，见图1。

图1 零件外形尺寸

该零件的特点是：

·形状较复杂，精度要求高。
　　·加工过程中必须进行多种工序加工。
　　·必须严格控制零件公差范围。
　　·价格昂贵，加工成本高。

加工中心加工钛合金特点

·加工中心可以多个零件同时加工，提高生产效率。
　　·提高零件的加工精度，产品一致性好。加工中心有刀具补偿功能，可以获得机床本身的加工精度。
　　·有广泛的适应性和较大的灵活性。如本零件的圆弧加工、倒角和过渡圆角。
　　·可以实现一机多能。加工中心可以进行铣削、钻孔、镗孔、攻丝等一系列加工。
　　·可以进行精确的成本计算，控制生产进度。
　　·不需要专用夹具，节约大量成本经费，缩短生产周期。
　　·大大减轻了工人的劳动强度。
　　·可以与UG等加工软件进行多轴加工。

刀具材料的选择

刀具材料选用应满足下列要求：

·足够的硬度。刀具的硬度必须要远大于钛合金硬度。
　　·足够的强度和韧性。由于刀具切削钛合金时承受很大的扭矩和切削力，因此必须有足够的强度和韧性。
　　·足够的耐磨性。由于钛合金韧性好，加工时切削刃要锋利，因此刀具材料必须有足够的抗磨损能力，这样才能减少加工硬化。这是选择加工钛合金刀具最重要的参数。
　　·刀具材料与钛合金亲合能力要差。由于钛合金化学活性高，因此要避免刀具材料和钛合金形成溶敷、扩散而成合金，造成粘刀、烧刀现象。

经过对国内常用刀具材料和国外刀具材料进行试验表明，采用高钴刀具效果理想，钴的主要作用能加强二次硬化效果，提高红硬性和热处理后的硬度，同时具有较高的韧性、耐磨性、良好的散热性。