Ti5553合金（Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr）是2006年由Titanium Metals Corporation推出的一種高性能鈦合金材料。它是一種近β相的β-ɑ/β型鈦合金，具有極好的強度和韌性特征，比ɑ+β相鈦合金Ti-6Al-4V的性能優(yōu)越很多熊杨。該合金材料已得到美國波音公司的青睞，被大量應用于新型飛機的起落架上盗舰。

鈦合金的切削加工性很差晶府，它的相對加工性Kr（相對C45而言）約為0.2~0.4，屬于典型的難加工材料钻趋。在鈦合金家族中川陆，就切削加工性而言，ɑ型鈦合金的切削加工性最好蛮位，ɑ+β型鈦合金次之较沪，β型鈦合金最差，然而Ti5553合金是比β型更難加工的鈦合金類型失仁。

1. Ti5553合金切削加工性差的原因：

（1） 切削溫度高尸曼。由于Ti5553合金的導熱性差，切削時產(chǎn)生的切削熱量集中在切削區(qū)域和切削刃附近的小范圍內(nèi)不易散出萄焦，切削溫度是切削45鋼的2倍犁谓，易造成工件灼傷，切削刃軟化淋塌，刀具磨損加劇叫逸。

（2） 化學活性高。由于Ti5553合金的化學性能活潑，在高切削溫度下易與大氣中的氧俄耸、氮等元素反應生成硬脆層翅昏，對刀具有強烈的磨損作用。

（3） 粘結(jié)惊钮、擴散現(xiàn)象嚴重睁奶。由于Ti5553合金與刀具涂層有很強的親和性，切削中刀具與工件間很容易發(fā)生粘結(jié)和元素擴散現(xiàn)象撇委，增大了切削難度。

（4） 彈性模量低捌唾。切削過程中汪仰，小的彈性模量會產(chǎn)生大的切削變形及大的彈性恢復，使得刀具的實際切削后角減小吆视，加劇后刀面與已加工表面的摩擦典挑，加劇刀具磨損，降低已加工表面的表面質(zhì)量啦吧。

（5） 塑性低您觉。由于Ti5553合金材料的塑性低，切屑與前刀面的接觸長度很小授滓，使前刀面單位面積上的切削力大增琳水，刀具容易產(chǎn)生崩刃。

2. 提高Ti5553合金切削效率的方法

加工鈦合金材料時般堆，材料硬度是很重要的因素在孝。若材料硬度小于HRc38時，鈦合金與刀具之間很容易發(fā)生粘結(jié)淮摔，并產(chǎn)生積屑瘤私沮。若材料硬度大于HRc38時，刀具切削刃的磨損會急劇增大和橙。Ti5553合金的硬度通常為HRc40仔燕，是鈦合金家族中硬度最高的一種，所以極難加工魔招。目前已知Ti5553合金的加工難度比Ti6Al4V高30%左右低腕。所以，要想提高刀具壽命蓄稠、加工效率涯贝，應該注意以下幾個方面：

2.1 刀具牌號的選擇

加工鈦合金應從降低切削速度和減少粘結(jié)磨損兩方面考慮，選擇紅硬性好品痕，抗彎曲強度高跃呛，導熱性能好以及與鈦合金化學親和力差的材料。PVD涂層硬質(zhì)合金刀具具有良好的抗積屑瘤性和抗塑性變形性。常用的伊斯卡用于加工此類材料的牌號包括：IC908秦砌，IC808埃账，IC830，IC330经聊，IC928, IC380唱棍，IC308，IC900等具有TiN守譬，TiCN估喷，TiAlN的PVD涂層，亦或IC20澈灼，IC28等非涂層刀具竞川。

2.2 刀具幾何角度的選擇

Ti5553合金彈性模量小，切削時回彈大叁熔，后刀面與加工表面接觸面大委乌，需要盡可能增大后角， 以減少后刀面與加工表面的摩擦荣回。但后角過大使得刃口強度被削弱遭贸，刃口容易崩碎。再者心软，Ti5553合金塑性低壕吹、切屑與前刀面的接觸長度短，應選用較小前角以增加切屑與前刀面的接觸面積删铃，改善散熱條件算利，強化切削刃，避免因應力集中而產(chǎn)生崩刃泳姐。銑削本身屬于斷續(xù)切削效拭，切削過程中切屑厚度一直在變化，刃口受到?jīng)_擊门烧，承受持續(xù)變化的載荷甜湾。

2.3 切削參數(shù)的選擇

Ti5553合金主要用于制作高附加值零件，如飛機機身部件和起落架零件鹅棺。如果零件表面有刮傷時會嚴重降低它的疲勞強度兜充，所以對工件表面質(zhì)量有嚴格要求。又由于Ti5553合金切削加工性差脂性，刀具容易磨損雄睦，所以選擇合理的切削參數(shù)很有意義。

（1） 切削線速度不宜過高汹振。高的切削線速度會使切削刃迅速磨損娇裁。Ti5553合金具有從周圍大氣中吸收氫和氧的能力从秃，產(chǎn)生“金相組織的ɑ化”，即硬化層荞篙，這是Ti5553不能用高線速度的原因泽衬。使用伊斯卡刀具切削的線速度通常推薦在Vc=20-35m/min之間。

（2） 進給量適中殿姑。Ti5553的切削溫度高树碱，同時存在加工硬化問題，進給量過大容易導致切削溫度過高而燒毀刃口变秦；而進給量過低則刃口在加工硬化層中反復切削而加劇磨損成榜。使用伊斯卡刀具切削的進給量通常推薦在Fz=0.10-0.22mm/t之間。

（3） 切深可較大蹦玫。使刀尖在硬化層以下工作有利于提高刀具壽命和加工效率赎婚。

切削參數(shù)對刀具壽命和工件表面質(zhì)量的影響如下表。

1. 切削速度對刀具壽命和工件表面質(zhì)量的影響比進給量要大钳垮。Vc>60m/min時，刀具的壽命很低额港，工件的表面質(zhì)量也不達標饺窿。Vc=40m/min時，刀具壽命和表面質(zhì)量有大幅度提升移斩。

2. 在同樣的切削條件下肚医，進給量越小，則刀具壽命越長向瓷，但表面質(zhì)量卻呈下降趨勢肠套。

2.4 工裝

目前Ti5553合金主要用在飛機零部件上，其形狀比較復雜夜川，裝卡時容易變形日俱，加工時切削力比較集中，這就對工裝提出很多要求麻百。夾具剛性一定要足夠款拣，工件定位可靠，夾緊穩(wěn)固拴猖。為了了解工件變形情況朋傲，可在夾緊時將百分表壓在工件表面觀察讀數(shù)變化做必要調(diào)整以克服工件變形，特別是薄壁件伐蔚，加工部分需要使用一定的輔助支撐昨跺。

加工案例分析

工件：起落架制動桿

材料：Ti5553，HRc40

機床：MAKINO 1816谁意；功率：50KW, 內(nèi)发娶、外冷

加工部位：兩端支耳雙向側(cè)面（藍灰色區(qū)域）

刀具：P290 SM D063-05-71-27-18

P290 ACKT 1806PDR-FW  IC830 / P290 ACKT 1806PDR-FWR  IC830

參數(shù)： Vc=24-30m/min；Fz=0.09mm/t；Ap=20-30mm硫朦，Ae=20-25mm

刃口磨損情況：

分析：

1. 加工Ti5553的線速度控制在Vc=24-28m/min最佳

2. FWE分屑槽設(shè)計可以有效降低切削力贷腕，切削聲音平緩

3. Ae一定要控制好，盡量小咬展，對于P290 D063直徑刀體泽裳，Ae<=20mm為宜。否則切屑長而細破婆，不易被冷卻液帶走涮总；大量切屑堆積在有限的容屑槽內(nèi)，擠屑造成的2次切削難以避免祷舀，同時切削熱不易散去瀑梗，刃口磨損加劇，壽命降低裳扯。

（伊斯卡銑削產(chǎn)品經(jīng)理 沈波）

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