影响航天航空用材料切削加工性能因素分析及其改善的技术途径
航空航天工程师在航空航天材料与结构设计中的材料加工与结构优化技术研究案例分析
航空航天工程师在航空航天材料与结构设计中的材料加工与结构优化技术研究案例分析一、引言航空航天工程师在航空航天材料与结构设计中的作用非常重要。
其中，材料加工与结构优化技术是航空航天工程师必须掌握的核心技能。
本文将通过一个研究案例，分析航空航天工程师在材料加工和结构优化方面的实践。
二、案例背景本案例研究的对象是一个航空航天公司，该公司在开发一款新型飞机时遇到了材料加工和结构优化的挑战。
为了提高飞机的性能和安全性，航空航天工程师团队决定进行相关的研究和开发。
三、材料加工技术研究在航空航天工程中，材料的加工过程对于飞机的性能至关重要。
航空航天工程师首先研究了不同的材料加工方法，例如钣金加工、铸造、锻造等。
通过实验和模拟分析，他们确定了最适合该飞机结构的材料加工方法，并进行了相应的改进和优化。
四、结构优化技术研究结构优化是航空航天工程师在设计过程中必须考虑的一个重要因素。
他们需要保证飞机的结构在承受外力和压力时具有良好的强度和刚度。
通过使用计算机辅助设计和优化软件，航空航天工程师可以对飞机的结构进行模拟和优化，以确保其满足设计要求。
五、材料加工与结构优化技术的综合应用在本案例中，航空航天工程师通过将材料加工和结构优化技术相结合，成功地解决了飞机设计中的挑战。
他们通过改进飞机的材料加工工艺，提高了飞机的结构强度和刚度。
同时，通过使用结构优化技术，他们优化了飞机的各个部件，使其在飞行状态下更加稳定和高效。
六、结果与讨论经过材料加工与结构优化技术的综合应用，本案例中的航空航天工程师团队成功地开发出一款性能卓越的新型飞机。
该飞机在飞行性能、燃油效率和安全性方面都取得了显著的改善。
这充分证明了材料加工和结构优化技术在航空航天工程中的重要性和应用前景。
七、结论从本案例中可以看出，航空航天工程师在航空航天材料与结构设计中的材料加工与结构优化技术的研究是至关重要的。
这些技术的应用可以显著提高飞机的性能和安全性。
因此，航空航天工程师必须不断学习和掌握这些技术，以应对不断变化的需求和挑战。
航空航天工程师的工作中的技术改进
航空航天工程师的工作中的技术改进航空航天工程师是负责设计、开发和维护航空航天器和相关设备的专业人员。
他们在工作中经常面临着需要不断改进技术的挑战。
本文将探讨航空航天工程师在他们的工作中如何通过技术改进来推动航空航天行业的发展。
一、先进材料的应用在航空航天工程中，材料的选择至关重要。
工程师们需要寻找更轻、更强、更耐用的材料来提高航空器的性能，并确保其安全和可靠。
技术改进使得先进材料的研究和应用变得更加容易。
比如，碳纤维复合材料的出现使得飞机的重量减轻了很多，提高了燃油效率和飞行性能。
二、数字化设计与模拟在过去，航空航天工程师通常需要依赖手工绘制图纸来设计飞机。
然而，随着计算机技术的进步，数字化设计成为可能。
使用计算机辅助设计软件，航空航天工程师可以更快速、更准确地进行设计和分析。
此外，他们还可以使用数字化模拟来预测飞机在各种条件下的性能和响应，避免了传统试验的时间和成本消耗。
三、先进制造技术航空航天工程师借助先进的制造技术不断改进飞机和部件的生产过程。
例如，三维打印技术被广泛应用于航空航天工业，可以更加灵活地制造复杂形状的零件。
此外，自动化和机器人技术的应用提高了生产线的效率和质量控制。
四、航空航天工程中的先进传感器航空航天工程中的先进传感器起着至关重要的作用。
这些传感器可以实时监测和测量飞机的各种参数，包括温度、压力、振动等。
通过对这些数据进行分析，工程师可以及时发现并解决潜在的问题，确保飞机的安全运行。
五、先进的无人飞行技术无人飞行技术在航空航天工程中扮演着越来越重要的角色。
这种技术不仅可以减少人员风险，还可以提高工作效率。
例如，无人机可以用于进行复杂的飞行测试或进行短期任务，而不需要将人员置于危险环境中。
六、空中交通管理系统的改进空中交通管理系统的改进对于提高航空行业的效率和安全性至关重要。
航空航天工程师参与了与航空交通管理系统相关的技术改进，以确保飞机在复杂的空域中安全地飞行。
例如，引入自动化的飞行计划和交通控制系统，可以提高飞机的运行效率和空中交通的安全性。
航空企业提高数控加工效率途径的思考
航空企业提高数控加工效率途径的思考航空行业对数控加工的要求非常严格，因为航空零部件的制造需要精准度高、质量稳定和生产效率高的特点，而数控加工正是满足这些要求的重要技术手段之一。
当前航空企业在数控加工方面仍面临一些问题，例如效率不高、成本偏高、技术水平不稳定等。
提高数控加工效率成为当前航空企业急需解决的问题之一。
下面，我们从技术创新、工艺优化和人员培训等方面来探讨提高数控加工效率的途径。
一、技术创新1. 加工设备更新换代当前，一些航空企业的数控加工设备陈旧，性能不稳定，不能满足高精度、高效率的加工需求。
企业需要积极引进更新的数控加工设备，采用更先进的控制系统和高精度的加工装备，以提高加工精度和效率。
引进新型加工设备还能够减少加工人员的劳动强度，提高生产效率。
2. 智能化生产随着人工智能、大数据和物联网等新技术的发展，航空企业可以逐步推进数控加工的智能化生产。
例如利用人工智能技术对加工过程进行实时监控和智能调整，实现自动化生产，提高加工效率和稳定性。
3. 先进的加工工艺航空行业的数控加工一般需要加工复杂形状的零部件，因此需要先进的加工工艺来保证加工质量和效率。
例如采用高速切削技术、多轴联动加工技术等，来提高加工精度和速度。
也可以引进先进的刀具、切削液等辅助工具，来提高加工效率。
二、工艺优化1. 加工工艺优化航空企业在进行数控加工时需要进行工艺优化，将加工路径、切削参数、工艺装备等进行优化调整，以提高加工效率和质量。
加工精度和表面质量也需要进行优化调整，使得加工零部件更加精准，符合航空行业的高要求。
2. 灵活的生产排程航空产品的生产通常具有多品种、小批量的特点，因此需要建立灵活的生产排程。
通过合理安排生产计划，优化生产流程，减少零部件的等待时间，提高生产效率。
航空企业还可以采用先进的ERP系统，进行生产计划的优化和调度，实现生产过程的自动化管理和调整。
三、人员培训1. 提高操作人员技术水平数控加工是一项高技术含量的工作，操作人员的技术水平直接影响加工效率和质量。
航空企业提高数控加工效率途径的思考
航空企业提高数控加工效率途径的思考1. 优化工艺流程：航空零部件的制造通常需要经过多个工艺步骤，包括铣削、钻孔、车削等。
优化工艺流程可以减少不必要的工序和时间浪费。
可以合理安排工件的加工次序，减少工件的夹持和装夹次数，提高加工效率。
2. 提高设备精度：数控机床的精度与加工效率密切相关。
航空企业可以加强设备维护和保养，及时进行设备修复和更换，确保数控机床的准确性和稳定性。
还可以增加设备的自动化程度，引入自动工位、自动换刀、自动上下料等设备，减少人工干预和操作时间，提高数控加工效率。
3. 优化刀具选择：合理选择刀具材料和结构对于提高数控加工效率至关重要。
对于航空零部件的加工，要根据不同材料的特点和要求，选择适当的刀具。
对于高硬度的材料，可以选择金属切削刀片，对于较软的材料，可以选择PCD或CBN刀片。
还可以通过优化刀具参数，如刀具半径、切削速度和进给速度等，降低加工力和热量，减小刀具磨损，提高数控加工效率。
4. 加强人员培训：数控加工技术的熟练程度对于提高加工效率至关重要。
航空企业可以加强对数控加工人员的培训，提高他们的操作和调机技能，使其能够快速准确地完成加工任务。
还可以建立技术交流平台，促进不同加工工序之间的信息共享和技术合作，提高团队整体素质和加工效率。
5. 引入智能制造技术：随着智能制造技术的发展，航空企业可以引入人工智能、大数据分析、物联网等技术，实现数控加工的智能化和自动化。
通过数据分析和预测，可以优化加工参数和工艺流程，实现加工过程的自适应和优化，提高加工效率和产品质量。
还可以通过物联网技术实现设备的远程监控和管理，减少故障和停机时间，提高数控加工的稳定性和可靠性。
6. 加强质量管理：航空企业应加强对数控加工过程的质量管理，确保产品的精度和质量。
可以通过建立完善的质量管理体系，加强对加工参数的控制和调整，减少不合格品的产生，提高加工效率。
还可以加强对原材料和刀具的质量检测，确保其符合要求，提高数控加工的稳定性和一致性。
航空航天工程中的材料性能分析与优化
航空航天工程中的材料性能分析与优化一、引言在航空航天领域，材料的性能是至关重要的因素。
材料性能的分析和优化能够提高飞行器的可靠性、耐久性和安全性。
随着航空航天工程的不断发展和应用范围的扩大，材料科学的研究和实践已经成为了航空航天领域的重要方面。
本文将系统性地介绍一些材料性能分析和优化方法，以及这些方法在航空航天领域的实际应用。
二、材料性能分析方法1. 物理性能分析方法物理性能是材料使用过程中体现出来的物理特性，包括强度、硬度、延展性、刚度等。
传统的物理性能分析方法包括材料机械性能测试、显微镜观察、电子显微镜扫描等。
这些方法可以直观地观察到材料的物理特性，并从数据上进行量化分析。
2. 化学性能分析方法化学性能是材料的化学特性，如化学反应、耐腐蚀性等。
材料化学性能可以通过化学实验、分析技术等方法来分析。
常用的化学性能分析方法包括质谱分析、元素分析、电子能谱分析等。
3. 热力学性能分析方法热力学性能是材料在高温、高压等环境下的性质，如热膨胀系数、比热容、热导率等。
热力学性能的分析方法包括热膨胀系数测试、热导率测试、热重分析等。
4. 磁性能分析方法磁性能是材料在磁场中表现出来的性质，如磁导率、磁饱和度等。
磁性能分析方法包括磁滞回线测试、磁感应强度测试等。
三、材料性能优化方法1. 材料合成优化材料合成是材料性能的决定性因素之一。
优化材料合成的方法包括增加原料纯度、改变合成工艺、控制晶体结构等。
2. 材料表面处理优化材料表面处理对材料性能的影响也很重要。
表面处理可以改变材料表面的性质，提高其耐腐蚀性、润滑性和粘附性等。
3. 材料掺杂优化有些元素的掺杂可以改善材料的物理性能和化学性质，如硅化铁的硼掺杂可以提高其导磁率和电导率。
4. 材料复合优化材料复合是指将两种或多种不同的材料组合在一起，以改善其性能。
例如，将碳纤维和环氧树脂复合可以大大提高强度和刚度。
四、材料性能分析与优化在航空航天中的应用1. 航空材料性能分析与优化航空材料具有高强度、轻质、耐腐蚀和高温等特点。
航空企业提高数控加工效率途径的思考
航空企业提高数控加工效率途径的思考随着航空业的发展，数控加工在航空制造过程中的应用越来越广泛。
为了提高数控加工效率，航空企业可以通过以下途径进行思考和改进：1. 优化加工工艺：通过分析不同零部件的加工特点，结合数控加工设备的性能和特点，优化加工工艺，减少加工时间和成本。
可以使用高速切削工具和高速切削技术，提高加工效率和质量。
2. 提高数控机床的使用率：合理安排数控机床的使用时间和加工任务，提高机床的利用率。
可以通过制定生产计划，合理安排加工顺序和时间，确保数控机床的连续加工，减少停机和换刀时间。
3. 加强数控机床维护和保养：定期检查数控机床的各项参数和设备状态，及时进行维护和保养，保持机床的良好工作状态。
可以建立健全的维护体系，进行设备保养、备件管理和故障排除，减少设备故障和停机时间。
4. 使用先进的数控加工设备：采用最新的数控加工设备，具有更高的加工精度和稳定性，可以提高加工效率和质量。
可以考虑引进具有自动化、柔性加工和自适应控制功能的数控加工设备，实现生产线的自动化和柔性化。
5. 引入智能制造技术：利用人工智能、大数据和云计算等先进技术，优化生产计划和工艺路线，提高生产效率和质量。
可以通过智能监控系统实时监测加工过程和设备状态，及时调整生产参数，提高加工效率和稳定性。
6. 培养高素质的数控加工人才：加强对数控加工人才的培养和引进，提高操作人员的技术水平和工作效率。
可以通过合理的薪资和福利政策，吸引和留住优秀的人才。
可以组织培训班和技能比赛等活动，提高操作人员的技术能力和工作积极性。
7. 加强与供应商的合作：与供应商建立稳定的合作关系，加强沟通和协调，提高供应链的效率。
可以与供应商共享生产计划和工艺信息，共同优化生产过程和增加生产效益。
8. 推动工业互联网发展：积极参与工业互联网平台建设和应用，实现生产过程的数字化、网络化和智能化。
可以利用云平台和物联网技术，实现设备之间的信息交互和协同工作，提高生产效率和响应速度。
航空航天器材料的疲劳性能分析与优化
航空航天器材料的疲劳性能分析与优化航空航天器材料的疲劳性能一直是航空航天工程中的关键问题之一，疲劳失效是导致航空器件损坏和事故的主要原因之一。
因此，对航空航天器材料的疲劳性能进行分析与优化，具有重要的理论意义和实际应用价值。
疲劳是指在受到交变应力或循环载荷的作用下，材料在达到材料本构疲劳极限之前发生变形和破坏的现象。
航空航天器材料在飞行过程中经历了复杂的载荷变化，疲劳性能的好坏直接影响着航空航天器材料的可靠性和安全性。
因此，对航空航天器材料的疲劳性能进行分析与优化，能够有效延长材料的使用寿命，提高航空航天器件的安全性和可靠性。
在进行航空航天器材料的疲劳性能分析时，首先需要对航空航天器材料的组成和结构进行深入了解。
航空航天器材料通常采用高强度、高韧性、耐腐蚀和耐高温的金属合金、复合材料等，这些材料具有复杂的微观结构和力学性能。
通过对材料微观结构的分析，可以揭示材料的疲劳损伤机制，为后续的疲劳性能优化提供理论基础。
其次，需要采用合适的实验方法对航空航天器材料的疲劳性能进行评定。
疲劳试验是评定材料疲劳性能的主要方法之一，通过在特定载荷条件下对材料进行交变载荷试验，可以获得材料的疲劳寿命、疲劳裂纹扩展速率等关键参数。
利用疲劳试验结果，可以对航空航天器材料的疲劳性能进行量化评价，为后续的性能优化提供实验数据支持。
在对航空航天器材料的疲劳性能进行优化时，需要综合考虑材料的组成、结构和载荷条件等多个因素。
首先可以通过改变材料的组成和热处理工艺等手段，提高材料的强度、韧性和抗疲劳性能。
其次可以通过改变器件的设计结构，减轻器件的应力集中和提高器件的抗疲劳寿命。
另外，还可以通过优化载荷控制策略，减少材料的疲劳疲劳损伤和延长材料的使用寿命。
在中，还需要考虑外部环境对材料性能的影响。
航空航天器材料通常在复杂的气候条件下使用，如高温、高湿度、低温等环境下的航空航天器材料的疲劳性能具有较大的差异。
因此，在分析航空航天器材料的疲劳性能时，还需要考虑外部环境因素的影响，为材料的使用提供全面的考虑。
航空企业提高数控加工效率途径的思考
航空企业提高数控加工效率途径的思考现代航空企业中，数控加工已经成为了生产过程中的关键技术之一。
不仅如此，相比传统机械加工方式，数控加工具有更高的精度和效率，能够大幅度提高生产效率和产品质量，因此在航空企业中尤其重要。
但同时，数控加工也存在一些问题，如加工精度不高、设备维护成本高等，这些问题会影响到生产效率和产品质量。
为了提高数控加工效率并减少这些问题，航空企业可以从以下几个方面进行思考：一、提高数控加工技术水平数控加工技术的水平是数控加工效率的关键之一。
航空企业应该加强对数控加工技术的研究和应用，掌握先进的加工技术与方法。
同时，要加强人才培养，引进高水平的技术人才，让其协同工业生产，共同推动数控加工技术的发展。
二、优化数控加工刀具数控加工切削工具的优化是提高加工效率的重要途径之一。
航空企业可以选用优秀的刀具品种，同时要针对不同材料采用不同的切削方式和参数，以提高切削效率和加工质量。
此外，还应注意刀具的使用和维护，及时对刀具进行加工和更换，以保证加工过程中的稳定性和连贯性。
三、完善数控加工系统数控加工系统的完善与优化是提高加工效率的重要途径之一。
航空企业应该根据自身的加工需求和生产特点，选用具有高度稳定性和精度的数控加工设备和工具。
同时也应该重视数控加工系统的软件功能，根据不同的需求，选择适合自己生产的数控加工软件，以提高加工效率和质量。
数控加工自动化水平的提高是提高加工效率的重要途径之一。
航空企业可以通过自动化设备进行加工，实现数控加工的自动化和智能化，减少人工操作和错误，提高加工速度和精度。
五、加强数控加工设备维护与运维数控加工设备维护与运维对提高加工效率也有重要作用。
航空企业要定期对数控加工设备进行维护和检修，在设备故障时及时进行维修和更换。
同时，还要组织专业的技术人员进行相关维护和操作培训，以提高设备的稳定性和使用寿命。
在此基础上，建立完善的运维管理机制，以确保设备运行的稳定性和准确性，将设备的效率发挥到最大。
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《航天用特殊材料加工技术》课程大作业题目：影响航天航空用材料切削加工性能因素分析及其改善的技术途径姓名：______ ________学号: _ __授课教师：___ ____哈尔滨工业大学航空宇航制造系2012年11月日影响航天航空用材料切削加工性能因素分析及其改善的技术途径航空宇航新材料是新型航空航天器和先进导弹实现高性能、高可靠性和低成本的基础和保证。
航天飞机的结构重量减轻1kg，其发射成本可降低15000美元。
因此, 在航天领域中, 广泛选用具有特殊性能的新材料, 如具有高比强度、高比刚度、尺寸稳定性好的先进复合材料, 或重量轻、强度高耐热或抗低温、抗腐蚀和加工成型性好的高性能合金, 以及一些特殊性能的功能材料。
体现在飞行器上这些特殊材料主要包括如下几种：铝合金、超高强度钢、钛合金、复合材料、高温合金、陶瓷材料，以及一些特殊功能材料等。
对于以上所提到的各种材料，有的要求在高温、高应力状态下工作，有的要求耐腐蚀，耐磨损，有的要求能绝缘，有的则需要高导电率。
由于这些材料的特殊性，如高硬度、高强度、大塑性和大韧性、小塑性和高脆性、低导热性、有微观硬质点或硬质夹杂物、化学性能过于活泼等，使得这些材料在切削加工过程中切削力增大，切削温度升高，道具使用寿命缩短，有时还会是加工表面质量恶化，切削难以控制及处理，最终将使生产效率和加工质量下降。
根据研究表明，影响材料切削加工性能的因素主要为如下几方面：1.被加工材料物理力学性能能的影响。
2.被加工材料化学成分的影响。
3.热处理状态及金相组织的影响。
航天用特殊材料多属于难加工材料，其加工特点主要有如下表现：①刀具使用寿命短；②切削力大；③切削温度高；④加工表面粗糙，不易达到精度要求；⑤切削难以处理。
为改善其切削加工性，一般有两个途径：1.采取是适当的热处理方法或改变材料的化学成分，改善材料本身的切削加工性；2.创造有利的加工条件，使得加工顺利进行，如选用良好性能的刀具材料和切削液，合理的选择刀具结构、几何参数和切削用量等。
3.采用机械加工新技术新工艺，如高速与超高速切削技术，振动切削与磨削技术，加热辅助切削和低温切削技术，磁切削技术，真空或惰性气体保护及绝缘切削技术。
下面以航天用钛合金为例，具体分析影响航天航空用材料切削加工性能因素分析及其改善的技术途径。
钛合金切削性能的因素分析：作为航天领域不断兴起的材料钛合金外观近似于钢，呈银灰色，具有光泽，钛合金主要特点如下。
1.比强度（强度/ 密度）高。
常用的α+β型钛合金强度σb=1010~1177MPa，密度为4.5g/cm3，而合金钢的强度σb 可达到1275~1569MPa，密度为7.9g/cm3。
钛合金的比强度远大于其他金属结构材料，可制造出单位强度高、刚性好、质量轻的零部件。
2. 热强度高。
钛合金的热稳定性好，高温强度高，在300~500℃下，其强度约比铝合金高10 倍，工作温度可达500℃。
常用的Ti6Al4V 钛合金能在350℃下长期工作。
3. 抗蚀性好。
钛合金在潮湿大气和海水介质中工作，其抗蚀性优于不锈钢，对点蚀、酸蚀、应力腐蚀的抵抗力很强；对碱、氯化物、氯的有机物品、硝酸、硫酸等有优越的抗腐蚀能力，是普通不锈钢的15倍。
4. 导热性差。
钛的导热系数很低（λ=15.24W/（m·K）），约为镍的1/4，Fe 的1/5，铝的1/14。
各种钛合金的导热系数更低，一般约为钛的50%。
5. 弹性模量小。
如钛合金TC4 的弹性模量为110GPa，约为钢的l/2，故钛合金容易产生弹性变形。
根据表1.6《被加工材料切削加工性分级表》，硬度高于250HBS、强度、伸长率、冲击韧性、导热系数者均属于难加工材料。
对于钛合金。
很明显属于难加工材料，其切削加工特点为：（1）切屑与前刀面接触面积小、刀尖应力大、温度高。
与45钢相比，钛合金的切削力虽然只有其2/3~3/4，但由于钛合金切屑与刀具前刀面的接触面积更小，只有45钢的1/2~2/3，导致刀具承受的应力反而更大，是45钢的1.3~1.5 倍，温度可为45钢的2 倍，从而使得刀尖和切削刃容易磨损。
（2）摩擦系数大。
在相同条件下，钛合金材料与普通碳钢相比，其摩擦系数大，切屑流经前刀面时所作的摩擦功大，导致摩擦界面温度更高，使刀具易于磨损。
（3）化学活性高。
钛合金高温时化学活性很高，能与空气中的氧、氮和水蒸气等发生化学反应，在钛合金表面生成硬化层，导致工件硬度大幅度提高，同时降低了工件塑性并且使切屑与前刀面的接触长度进一步减少，导致刀具磨损加快。
（4）热传导率低。
钛合金的导热系数分别只有铁的1/5、铝的1/14，加之刀具与切屑的接触长度短，使得切削热积聚于切削刃附近的小面积内而不易散发，导致刀具温度过高，加快了刀具的磨损。
（5）弹性模量小。
由于钛合金弹性模量小、屈强比大，使得工件的己加工表面在切削过程中极易产生回弹，容易造成刀具的后刀面磨损加剧和工件变形。
钛合金切削性能改善途径：为有效地车削钛合金，针对其切削加工特点。
有如下措施：(1)刀具材料。
加工钛合金时,不宜使用YT 类硬质合金刀片。
因为: ①YT 类硬质合金刀片中含有钛,它会与被加工的钛合金发生亲和作用,粘掉刀尖。
②车削钛合金时,车刀与切屑的接触远比加工钢时小得多,作用在车刀接触面积上的单位切削刀较大,由于YT 类硬质合金刀片较脆,因此容易崩刃。
一般生产中采用YG类刀片加工钛合金,尽管其耐磨性较差。
通常在粗车和断续车削时采用YG8刀片,精车和连续车削时用YG3 刀片,一般加工则用YG6X刀片。
实践证明,含钽的硬质合金YA6 (属于细颗粒钨钴类硬质合金) 效果较好,由于加入了少量的稀有元素,提高了刀片耐磨性,代替了原有的YG6X,其抗弯强度、硬度也都比YG6X高。
(2)刀具几何角度切削钛合金时,车刀后角α0 是所有刀具参数中最敏感的，因为切削层下的金属弹性恢复大和加工硬度大，一般采用大后角可使刃口易于切入金属层，减小后刀面的磨损,但后角过小(小于15°) 会出现金属的粘附现象；而后角过大，刀具将被削弱，刀刃容易崩碎。
因此，大多数切削钛合金的车刀采用15°后角。
从刀具耐用度来看,α0 小于或大于15°,都会降低车刀的耐用度。
此外，α0为15°的车刀刀刃比较锋利,并可降低切削温度。
由于钛合金在切削过程中,会与空气中的氧、氢、氮等形成硬脆化合物,造成刀具磨损(主要发生在车刀前刀面上) ,因此应采用小值前角；此外，钛合金的塑性低，切屑与前刀面的接触面积小，为此也应选用小值前角,这样做可增加切屑与前刀面的接触面积,使切削热和切削压力不至于过分集中于刃口附近,既有利于散热,又加强刃口,避免因切削力集中而产生崩刃。
因此,用硬质合金刀具加工( a +β)钛合金时,取前角γ0 = 5°左右并磨出倒棱f (宽度为0105～011mm) ,γf= 0°～10°,刀尖磨成r = 015mm 小值圆弧,刃倾角λ= + 3°。
但是研究工作表明,车刀前角在28°～30°范围内时刀具的耐用度最好;刀尖圆弧半径增大也可以减少刀具的崩落现象。
一般车削钛合金外圆车刀的几何参数:倒棱f= 013～017mm ,γ f = 0°,γ0 = 8°～10°,α0 = 15°, r =015mm ,λ= 0°,κr = 45°,κ′r = 15°。
(3)切削用量用YG8 刀片车削钛合金TA2 时,切削参数的变化与切削温度变化的关系如下图所示。
切削速度v 与切削温度t 的关系( Y G8 刀片车削钛合金TA2) 由图可知,加工时切削温度t 随着切削速度v的提高而急剧提高,加大走刀量f 也使切削温度t 增高,但其影响比提高速度的影响小。
由于切削深度的变化对切削速度的影响较小,故图中没有绘出。
加工时高的切削速度使切削刀具剧烈地磨损,并且使钛合金具有从周围大气中吸收氧和氢的能力,产生所谓“组织的α化”,并使加工表面强化。
通常在选用切削速度和走刀量时,保持切削温度在800 ℃左右,即当走刀量f = 0111～0135mm/ r时,取切削速度v = 40～60m/ min。
由于钛合金对应力集中很敏感,在有刮伤或凹痕时会严重地降低它的疲劳强度,因此钛合金零件表面质量的加工要求很高。
走刀量对于表面质量影响很大。
下图所示为加工钛合金TC6 时走刀量与已加工表面表面粗糙度的关系。
速度v = 40m/ min ,切削深度ap = 1mm ,后刀面磨损h后≤011mm走刀量f 与表面粗糙度的关系由图可知,为了要获得表面粗糙度Ra1.6μm ,必须选择走刀量f = 0.16mm/ r ;如果加工时分别采用走刀量f = 0.125mm/ r 、0.135mm/ r 和0.145mm/ r ,则相应获得的加工表面粗糙度为Ra3.2μm、Ra6.3μm和Ra12.5μm(为了比较,图中还标出了加工合金结构钢30CrMnSi 时走刀量与加工表面粗糙度的关系) 。
切削钛合金时,表面粗糙度与切削速度无关,切削深度的影响也很小,表面质量在同一表面粗糙度内变化。
精加工钛合金时,为了得到Ra1.6μm 的表面粗糙度,应采用YG类硬质合金刀片,研磨车刀的工作表面,取车刀几何参数为:γ f = 0°,γ0 = 10°,α0 = 15°,r = 015mm;选择切削用量为: v = 50～70mm/ min , f =011～012mm/ r , ap = 013～110mm;刀具后面磨损h后≤013mm。
通过加大刀尖圆弧半径r ,减小走刀量f ,降低刀具磨损h后0115mm ,连续车削钛合金,可获得Ra= 1125～018μm 的表面粗糙度。
根据以上所述，钛合金是典型的难加工材料，加工时刀- 屑接触面积小、应力大、温度高，刀具粘结磨损、扩散磨损严重。
刀具材料的合理选择是应对钛合金加工的首要问题，在生产中，钛合金加工参数的选择应该基于国内的材料、机床、管理、成本等条件进行合理优化。
同样对于航天用特殊材料，由于其特殊的使用要求，其性能相比传统材料更具有特殊性，一般属于难加工、较难加工范畴。
对于这样的材料，其影响切削加工性能因素以及改善切削加工的途径也可以参考钛合金，选择合适的刀具材料、刀具参数、切削参数以及切削液等。
参考文献：【1】《钛合金切削加工技术研究进展》北京航空航天大学机械工程及自动化学院陈五一袁跃峰【2】《钛合金可切削性的研究及加工刀具设计》天津职业大学沈兴东张鑫【3】《航空航天用钛合金切削加工现状及发展趋势》沈阳理工大学机械工程学院吕杨【4】《航天用特殊材料加工技术》哈尔滨工业大学出版社韩荣第金远强。