在實(shí)際的鈦合金加工過(guò)程中會(huì)遇到諸多必須考慮的因素?；谶@點(diǎn)，鈦合金的銑削工藝會(huì)和很久以來(lái)主要的加工方法不同。兩種全新的銑削刀具解決方案以及應(yīng)用的不斷發(fā)展，已經(jīng)為鈦合金銑削提供了新的可能性。與許多其他材料相比，成功加工鈦合金的潛力要小得多，加工性能也不同。由于鈦合金在可加工性方面變化比較大，這影響了加工方法和刀具的選擇以及加工工藝，但是與其他任何合金的加工一樣，需要更加仔細(xì)的規(guī)劃——從為作業(yè)選擇機(jī)床到為切削細(xì)節(jié)進(jìn)行編程。盡管航空制造業(yè)中的零件特性相當(dāng)相似，但是，尺寸和形狀各異，因此，機(jī)床、夾具、冷卻液、刀具、加工方法以及切削參數(shù)的選擇也不盡相同。由于刀庫(kù)的空間有限，工藝的柔性（靈活性）是首要條件，就生產(chǎn)效率和能力而言，刀柄的類型、刀具的安裝調(diào)整都是關(guān)鍵因素。
正如粗加工和精加工工序必須按照不同的參數(shù)規(guī)劃，對(duì)于可轉(zhuǎn)位刀具和整體硬質(zhì)合金刀具來(lái)說(shuō)，與不同的應(yīng)用領(lǐng)域聯(lián)系的鈦合金銑削也隨之出現(xiàn)。需加工的尺寸和形狀以及合適的刀具型號(hào)是第一位的決定因素。可轉(zhuǎn)位刀具去除材料的效率最高，現(xiàn)在已經(jīng)被看作是粗加工的首選，在大而平的表面精加工中，它也是無(wú)可匹敵的。整體硬質(zhì)合金刀具廣泛應(yīng)用于半精加工和精加工工序，當(dāng)對(duì)于可轉(zhuǎn)位刀片刀具來(lái)說(shuō)半徑、型腔及槽的尺寸過(guò)小時(shí)，整體硬質(zhì)合金刀具也是理想的解決方案。
待加工零件的參數(shù)的編程數(shù)據(jù)是選擇專用銑削刀具的基礎(chǔ)。由于最大化金屬去除率應(yīng)與經(jīng)濟(jì)的刀具壽命相平衡，基于這點(diǎn)，就可以確定其他刀具變量了。對(duì)于鈦合金來(lái)說(shuō)，刀具的基礎(chǔ)因素包括用硬質(zhì)合金材質(zhì)制造的、切削刃鋒利且堅(jiān)固，并具有相對(duì)大的正前角。這些要素可以滿足鈦合金的特殊耐熱和化學(xué)要求。在槽形和刀具材料方面，可轉(zhuǎn)位刀片技術(shù)經(jīng)歷了一段很長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程，它正在成為性價(jià)比更高的解決方案，從而取代大量的現(xiàn)有硬質(zhì)合金刀具，甚至可用于中等和大尺寸刀具。
鈦合金材料的徑向銑削
徑向銑削非常適合鈦合金加工。但是，大的徑向切削深度會(huì)大大縮短刀具的壽命，而大的軸向切削深度對(duì)切削溫度的影響甚微，所以不會(huì)以相同的方式影響刀具壽命。因此，使用密齒距的長(zhǎng)刃銑刀，同時(shí)運(yùn)用30％的徑向切深以及具體應(yīng)用所允許的最大軸向切深是高效去除鈦合金材料的最佳方法。
由此，長(zhǎng)刃銑刀適合眾多鈦合金零件的側(cè)壁粗銑和精銑。長(zhǎng)刃銑刀的長(zhǎng)螺旋刃非常適用于鈦合金加工中的大量徑向銑削?？赊D(zhuǎn)位刀片長(zhǎng)刃刀具由多排刀片組成，這些刀片與連續(xù)磨削的整體硬質(zhì)合金刀具切削刃一樣。目前，從刀具的底部起沿外周上升排列可轉(zhuǎn)位刀片已達(dá)到鈦合金中實(shí)現(xiàn)良好加工性能和安全性的極限?？蓪?shí)現(xiàn)高效排屑的大尺寸排屑槽是必需的，并與高效的正前角、鋒利的刀片相結(jié)合，組合成了可實(shí)現(xiàn)出色加工性能的可轉(zhuǎn)位長(zhǎng)刃刀具。
對(duì)于鈦合金銑削來(lái)說(shuō)，切削刀片的穩(wěn)定夾持是至關(guān)重要的，即使是在粗加工中，切削刀片的任何移動(dòng)都會(huì)導(dǎo)致不均勻磨損，并使切削刃處于危險(xiǎn)之中。輕微的磨損跡象會(huì)在鈦合金切削過(guò)程中使切削刃變鈍，從而加快磨損并導(dǎo)致刀具破損。對(duì)于一排緊密固定的連續(xù)刀片來(lái)說(shuō)，刀片的軸向支撐特別難，會(huì)導(dǎo)致對(duì)刀片螺釘?shù)倪^(guò)度依賴。因此，在使用長(zhǎng)刃銑刀時(shí)，獲得杰出性能的最佳方法是在刀片和刀體之間牢固的接口。刀片座必須有一個(gè)確定的支撐和鎖緊裝置，還要特別考慮到軸向力和旋轉(zhuǎn)力。
冷卻液至關(guān)重要
鈦合金銑削取決于所應(yīng)用的冷卻液——質(zhì)量越高，加工效果越好。事實(shí)證明，高壓冷卻應(yīng)用（壓力范圍為標(biāo)準(zhǔn)70×105~100×105Pa，具體取決于所使用的系統(tǒng)）已顯示出其明顯的優(yōu)勢(shì)。由于高壓冷卻在許多現(xiàn)代機(jī)床上已成為標(biāo)準(zhǔn)配置，因此它是優(yōu)化鈦合金銑削的潛在資源。高壓冷卻會(huì)影響熱量分布、切屑形成、切削刃粘結(jié)趨勢(shì)、刀具磨損以及表面完整性，由此而對(duì)鈦合金加工結(jié)果產(chǎn)生非常明顯的影響。
由于鈦合金易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此在加工期間容易使工件材料焊接到切削刃上，從而會(huì)影響刀具壽命，并導(dǎo)致切屑的二次切削和硬屑堵塞。在高壓下從噴嘴噴出的冷卻液對(duì)溫度控制起著關(guān)鍵的作用，并因此影響加工結(jié)果和可靠性。刀具噴嘴直接對(duì)準(zhǔn)刀片上與精加工表面相接觸的部分，從而在切屑與刀片前刀面之間形成的所謂的“液壓楔”。因?yàn)檫@些噴嘴孔屬于刀具的不可調(diào)整部分，因此在裝配時(shí)已進(jìn)行過(guò)優(yōu)化并消除了不穩(wěn)定因素，這樣一來(lái)就能夠獲得更具一致性且更安全的加工過(guò)程?？赊D(zhuǎn)位銑刀出于實(shí)際原因，其直徑下限為12mm，而硬質(zhì)合金刀具基于性價(jià)比考慮，其直徑上限為25mm。中間和重疊范圍選擇取決于具體應(yīng)用。對(duì)精加工，精磨的的整體硬質(zhì)合金立銑刀通常是最佳解決方案，而對(duì)粗加工，最佳解決方案則是可轉(zhuǎn)位刀具。但是，適合這種中間范圍的刀具還在繼續(xù)發(fā)展，因?yàn)榈毒吣K化通過(guò)這種可換頭式銑刀提供了一個(gè)完全不同的視角。
小直徑銑刀應(yīng)用
深且窄的型腔需要較長(zhǎng)的刀具可達(dá)性。要使這些型腔不成為加工時(shí)的瓶頸問題，需要一種能夠提供良好性能的解決方案，并結(jié)合小刀具加工能力和加工靈活性。為深入型腔內(nèi)部而使用加長(zhǎng)夾頭來(lái)夾緊整體硬質(zhì)合金立銑刀并不能實(shí)現(xiàn)最佳的穩(wěn)定性，因?yàn)檫@樣會(huì)限制切削參數(shù)，并為零件質(zhì)量帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)。但是，可換頭式刀具有整體硬質(zhì)合金刀具的可轉(zhuǎn)位性和精加工能力的雙重優(yōu)點(diǎn)。
從性能與加工結(jié)果、刀具成本角度以及靈活性要求來(lái)看，可換頭式刀具系統(tǒng)在10~25mm的刀具直徑范圍內(nèi)優(yōu)勢(shì)明顯。不僅可提供高度靈活性，還能夠降低刀具庫(kù)存。其精加工能力要優(yōu)于可轉(zhuǎn)位刀片刀具，并且與整體硬質(zhì)合金刀具相比，刀具的成本得到大幅降低，此外，不必?fù)?dān)心因重磨而使刀片尺寸變小。由于能夠選擇不同的刀頭與刀柄進(jìn)行組合，因此能提供高度的靈活性和更多的優(yōu)化可能性。刀頭與刀柄之間的接口是此類刀具的關(guān)鍵因素。其性能取決于強(qiáng)度、穩(wěn)定性、精度、可重復(fù)性以及夾持便利性。足夠大的軸向支撐面、錐形徑向支撐面、專門開發(fā)的螺紋牙型以及螺釘支撐共同造就了刀頭與刀柄之間所需的獨(dú)特接口。這種接口是在大刀具懸伸工況下確保良好加工性能的基礎(chǔ)。
成功的鈦合金銑削
在粗加工銑削中，為了獲得最佳金屬去除率，軸向切削深度是考慮的主要因素；而在精加工銑削中，必須考慮選擇最佳的進(jìn)給率。在鈦合金加工中，無(wú)論是粗加工還是精加工工序，盡管切削速度可以有不同水平，但是，它總是受到限制的。了解了這些鈦合金加工時(shí)的基本原則，就可以為優(yōu)化工序做許多工作，從而使鈦合金加工更具競(jìng)爭(zhēng)力并實(shí)現(xiàn)可靠的加工過(guò)程。需要考慮的4項(xiàng)關(guān)鍵因素是機(jī)床能力、冷卻液供給、切削刀具和加工方法。
在切削速度較低的徑向銑削時(shí)，機(jī)床需要有足夠的功率和力矩，也要求有合適的主軸，以獲得滿意的金屬去除率。如果機(jī)床也使用小直徑刀具，則主軸速度范圍需要足夠高，以獲得出色的加工結(jié)果。一般來(lái)說(shuō)，需要評(píng)估主軸接口，它的聯(lián)接穩(wěn)定性不能太弱。為了獲得足夠的刀具彎曲剛性，良好的端面和錐度接觸是基本要求；為了消除螺旋或徑向銑削刀具產(chǎn)生的刀具上的拉力，足夠的夾緊壓力是至關(guān)重要的。
由于鈦合金已成為機(jī)加工車間內(nèi)越來(lái)越常用的材料，相應(yīng)的加工工藝是否能進(jìn)一步發(fā)展使該種材料的性能和加工結(jié)果達(dá)到全新的水平就成為至關(guān)重要的因素。在鈦合金加工中，銑削占據(jù)主導(dǎo)位置，部分原因是由于在飛機(jī)機(jī)身零件中加工出型腔、外形、槽和邊緣都是極具挑戰(zhàn)的工序。大部分加工是二維的，由于型腔深度和半徑要求以及其他挑戰(zhàn)性因素，對(duì)加工的要求越來(lái)越嚴(yán)格。 至于所用的機(jī)床，對(duì)于鈦合金加工來(lái)說(shuō)，它們已經(jīng)非常過(guò)時(shí)了，這就要求為實(shí)現(xiàn)出色的加工以及最充分的機(jī)床利用率來(lái)選擇最佳的工具系統(tǒng)和加工方法。與普通加工相比，鈦合金銑削的方法和編程技術(shù)更甚一籌。按照推薦的方法加工圓角和輪廓，可在機(jī)床的生產(chǎn)周期和盡量減少?gòu)U品方面取得與眾不同的結(jié)果。通常，為確保從一開始就以正確的刀具路徑加工，在加工前多花點(diǎn)時(shí)間來(lái)優(yōu)化編程，這比選擇現(xiàn)成的工藝將起到事半功倍的效果。銑削刀具的新發(fā)展帶來(lái)的性能提升直接增強(qiáng)了鈦合金材料的性能。在克服鈦合金材料的加工挑戰(zhàn)中，專用刀具起到了主要作用，在優(yōu)化部分，為工序選擇和應(yīng)用正確的刀具發(fā)揮了重要作用。
