現(xiàn)今，鋁合金材高效高速數(shù)控加工機(jī)床技術(shù)已相當(dāng)成熟唯卖，并得到了廣泛應(yīng)用粱玲。隨著鈦合金材整體構(gòu)件在大型飛機(jī)上的應(yīng)用增多，其切削加工的低效已成為大型飛機(jī)快速制造的瓶頸拜轨，配置有高功率高轉(zhuǎn)矩主軸的鈦合金材高速數(shù)控MC機(jī)床已成為許多航宇制造業(yè)用戶特別關(guān)注和優(yōu)先考慮的現(xiàn)代化先進(jìn)關(guān)鍵制造裝備之一抽减。所有這些，促使工業(yè)界更加關(guān)注鈦合金材HEM-HSM加工技術(shù)及其裝備的發(fā)展與工業(yè)應(yīng)用橄碾。世界許多著名數(shù)控機(jī)床和主軸制造商也都加強(qiáng)了對該技術(shù)領(lǐng)域的開發(fā)研究力度卵沉，一些機(jī)床制造商甚至還成立專門的研發(fā)中心，積極為航宇制造業(yè)推出了多種類型用于大型復(fù)雜鈦合金材整體結(jié)構(gòu)件HEM-HSM加工應(yīng)用的數(shù)控加工機(jī)床法牲。

　　眾所周知史汗，直到目前為止工業(yè)界對高速加工技術(shù)HSM還未有一種統(tǒng)一、明確牡泡、權(quán)威和公認(rèn)的定義姥勤。實(shí)際上，HSM 技術(shù)中“高速”是為一種相對性概念尔产，對不同工件材料或不同切削工藝類型其HSM定義的“高速”速度范圍則是不同的施俩。鈦合金材相對材料可加工性Kr僅為0.22~0.35，屬很難切削加工之金屬材每此，其高速切削速度范圍（100~1,200m/min）遠(yuǎn)低于鋁合金材（2,500~7,500m/min）披蛔。比如一把直徑50mm刀具截纹，在主軸轉(zhuǎn)速4,000r/min時其切削速度為628m/min，對鋁合金材而言幻役，這挨不上高速的邊贬屹，但對鈦合金材而言，這已是較高速了伦秀。顯然月锅，用于鈦合金材HEM-HSM加工應(yīng)用的高速數(shù)控加工機(jī)床明顯不同于鋁合金材場合，簡單地講省咨，對鋁合金材需要高功率高轉(zhuǎn)速主軸的數(shù)控加工機(jī)床肃弟，對鈦合金材則需要高功率高轉(zhuǎn)矩主軸的數(shù)控加工機(jī)床玷室。

　　鈦合金材為何難切削加工

　　鈦合金材具有高強(qiáng)度零蓉、高硬度和低密度材料特性，如鈦合金Ti-6Al-4V（簡稱Ti-6-4）抗拉強(qiáng)度達(dá)900MPa穷缤，硬度為250～375HB敌蜂，密度4.42 g/cm3，使得鈦合金材整體結(jié)構(gòu)件除在現(xiàn)代軍用飛機(jī)上得到廣泛應(yīng)用外津肛，在現(xiàn)代大型客機(jī)上也得到了越來越多的應(yīng)用章喉，其用材重量占飛機(jī)結(jié)構(gòu)總重量百分比數(shù)呈現(xiàn)快速上升趨勢，并已開始超過了鋼結(jié)構(gòu)件身坐。因此秸脱，實(shí)現(xiàn)鈦合金材結(jié)構(gòu)件高效率切削加工已成為大型飛機(jī)制造生產(chǎn)之關(guān)鍵。然而部蛇，和鋁合金材相比摊唇，鈦合金材屬很難加工金屬材，其切削加工的難點(diǎn)主要表現(xiàn)在如下若干方面：

　　大切削力

　　眾所周知涯鲁，通常金屬材料的硬度和強(qiáng)度越高巷查，則其切削加工所需要的切削力就越大，切削溫度就越高用兵，刀具磨損就越快神肖，故相對可加工性也就越差。如鋁合金材相對可加工性系數(shù)Kr為2.0～7.5晴顷，高強(qiáng)度鋼Kr為0.3～0.7排憨，鈦合金Kr為0.22～0.35，而航空高強(qiáng)度高溫合金Kr僅0.07～0.3狮善。因此锯运，和切削加工鋁合金等輕金屬材相比，鈦合金材切削加工需要更大切削力框辞，通常需近1,000～數(shù)千牛（Newton蛔颖，N）糊晋，是普通鋼材的2～4倍，是鋁合金材的10～40倍政拾。如用一把4齒直徑32mm的端銑刀际器，切深19mm，以20 cm3/min金屬切除率切削加工鈦合金材時將會產(chǎn)生4,445N (1,000 lbs)負(fù)載力贸桶，若刀具磨損50%舅逸，負(fù)載力將增加至8,890N。因此皇筛，加工鈦合金等硬合金材需要大切削力就意味著需要高轉(zhuǎn)矩主軸琉历，或就意味著僅允許使用較低切削速度，大約僅為鋁合金材時的10%水醋。

　　高切削溫度

　　切削加工鈦合金材時旗笔，通常切屑與刀具前刀接觸面較小，切削點(diǎn)的溫度極高拄踪，可達(dá)1,100~1,200℃左右蝇恶，切削區(qū)高溫狀態(tài)易使刀尖很快熔化或粘結(jié)，導(dǎo)致刀具磨損嚴(yán)重惶桐。

　　此外撮弧，鈦合金材熱傳導(dǎo)系數(shù)低，大約僅為合金鋼的15%姚糊，鋁合金材的5%贿衍，（鈦熱傳導(dǎo)系數(shù)15.24 W/mK；鈦合金Ti-6-4為7.56 W/mK婆跋；AISI 4340 合金鋼為44.6 W/mK冈哮；45號鋼為50.2 W/mK；7075鋁合金為130W/mK）鹃远，大約80%切削加工過程中所產(chǎn)生的熱量傳入到刀具中讼逐，而不像典型高速切削加工鋁合金等金屬材那樣有75%熱量傳入到切屑中，傳到刀具僅約15%嚎闹。因此凸翩，鈦合金切削過程中刀具切削點(diǎn)的高溫?zé)崃亢茈y由切屑快速帶走，加速了刀具磨損暂臀。這也就決定了對鈦合金材必須采用高壓大流量冷卻液切削加工肪麦。

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