刀具是實現(xiàn)鈦合金高效高性能加工的關鍵因素赃绊，國內(nèi)外學者圍繞鈦合金加工的刀具基體材料岂昭、涂層材料以及刀具結構開展了大量的研究工作豺总，取得了諸多創(chuàng)新性的研究成果车伞，促進了鈦合金加工技術的進步择懂。

刀具材料與涂層材料

1. 硬質(zhì)合金刀具材料

硬質(zhì)合金刀具材料加工性能優(yōu)異、性價比高关读，是目前鈦合金加工的主要刀具材料蝶映。硬質(zhì)合金刀具性能與晶粒尺寸密切相關，普通硬質(zhì)合金硬質(zhì)相粒度為幾 μm茅铺，細晶粒硬質(zhì)合金平均粒度在 1.0~1.3μm旦珊，而超細晶粒硬質(zhì)合金粒度達 0.5μm。

2. 刀具涂層材料

涂層硬質(zhì)合金刀具相比無涂層硬質(zhì)合金刀具可顯著降低鈦合金切削過程刀具磨損毕模，提高刀具壽命昵诅。根據(jù)涂層材料性質(zhì)，刀具涂層可分為“硬”涂層與“軟”涂層腌哎∶裁危“硬”涂層是指具有高的硬度與耐磨性的涂層材料，適用于鈦合金加工刀具的“硬”涂層材料主要有 TiA1N晰淋、TiCN尸饵、 AlCrN、 Ti6Al等乘儒，涂層工藝主要有物理氣相沉積法（ PVD）苔寝、化學氣相沉積法（ CVD）等。

3.超硬刀具材料

國內(nèi)外學者一直在探尋超硬刀具材料用于鈦合金加工塑猖，立方氮化硼（ CBN）竹祷、聚晶立方氮化硼（ PCBN）以及聚晶金剛石（ PCD）等超硬刀具均可用于鈦合金切削。從物理力學性能來看羊苟， PCD 刀具硬度最高塑陵，達 8000HV，是硬質(zhì)合金的 5 倍以上蜡励；PCBN 硬度為 3000~5000HV令花，達到硬質(zhì)合金的 2 倍以上。PCD 刀具導熱性優(yōu)良凉倚，導熱系數(shù)達 500W/（ m·K）以上兼都，是硬質(zhì)合金的 1.5~9 倍，其數(shù)值也遠高于 PCBN 刀具稽寒。

刀具結構

刀具結構對刀具鈦合金的切削性能和刀具壽命均產(chǎn)生重要影響扮碧，隨著刀具設計理論和制造技術的發(fā)展，越來越多的新型刀具結構用于鈦合金加工瓦胎。

1.非對稱分布刀具結構

鈦合金彈性模量低芬萍，加工極易產(chǎn)生切削顫振，采用非對稱分布的刀具結構是解決切削顫振問題的有效途徑之一敛意。通過改變刀齒分布形式可以得到非對稱分布結構銑刀她忱，包括變螺旋角銑刀和變齒距銑刀蝇莲。皇攀凌等設計了變齒距园秫、變螺旋角與變槽深結構刀具闭腊，并研究了不同刀具結構加工鈦合金時切削力和振動的變化規(guī)律，其研究結果表明螺旋角39°峡稿、齒間角 83°~97° 的變齒間角銑刀切削合力與銑削振動較小哀呕，最終得到了適用于 Ti-6Al-4V 鈦合金加工的變齒距立銑刀刀具結構與優(yōu)化的切削參數(shù)。

2.刀具角度與人口結構

刀具角度土叠、刀齒分布形式及刃口結構是刀具結構設計中需要考慮的重要因素支捍。多數(shù)研究工作集中于建立刀具角度與切削力及切削振動映射關系，從而實現(xiàn)刀具幾何參數(shù)的優(yōu)化构睬。

刃口結構包括刃口形式與切削刃鈍圓半徑抗稿，刃口結構的選擇與加工工況密切相關。劉月萍基于鈦合金切削仿真研究了倒棱刃歪榕、消振棱基公、白刃分別與鈍圓組合的硬質(zhì)合金刀具刃口結構對切削力和溫度的影響，結果表明鈍圓半徑 0.02~0.025mm宋欺、倒棱刃寬度 0.06mm 的刃口復合結構可以得到最低切削溫度轰豆。

3.特定加工需求的刀具

構件狹窄槽腔的幾何特征，山高公司開發(fā)了 JCO710 波紋銑刀齿诞， 可獲得較長的刀具壽命酸休，適合大軸向切深鈦合金的高效粗加工；三菱材料公司專為鈦合金葉輪葉片的高效精加工而設計了一種新型六刃錐形圓桶球頭銑刀掌挚，可以在保持加工表面質(zhì)量的同時實現(xiàn)高效加工雨席。

4.刀具深冷處理技術

研 究 表 明菩咨，切 削 刀 具 在 -80~-196℃的低溫下進行深冷處理 24~40h吠式，可以改善刀具切削性能，提高刀具壽命抽米。Strano 等通過試驗研究了 -196℃ 液氮低溫處理的涂層硬質(zhì)合金刀具切削性能特占，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過低溫處理的刀具基體與涂層材料硬度分別增加 7% 與 11%，當切削鈦合金速度在 62~79m/min 時云茸，刀具壽命可以提高 9%~30%是目。

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