铣钛合金专用铣刀如何选择？
一、钛合金铣刀的应用场景广泛
钛合金具有良好的强度、高温稳定性和耐腐蚀性等优良特性，在核工业、航空航天、潜艇工业和化工等行业得到了越来越广泛的应用，并且在汽车、火车、磁浮列车、钛自行车和高楼外墙装饰等民用领域的应用前景十分广阔。
小型零部件钛合金材料应用也越来越广泛，比如消费电子3C行业，手机里面的金属配件，钛合金正在大量替代不锈钢316L的材料；在医疗器械行业，植入类骨科医疗器械大量使用钛合金TC4材料。
二、钛合金材料的可切削性能分析
钛合金TC4的切削性能，钛合金TC4材料的组成为Ti-6Al-4V，属于(a+β)型钛合金，是难加工材料之一，其加工性仅为45钢的20% ~ 40%。其主要切削性能具体如下:
切屑与前刀面接触面积小，刀尖应力大：与45钢相比，钛合金的切削力虽然只有其2/3~ 3/4，可是钛合金切屑与前刀面的接触面积却更小，只有45钢的1/2~ 2/3，所以刀具切削刃承受的应力反而更大,是45钢的1.3~ 1.5倍,刀尖或切削刃容易磨损甚至损伤。
热传导率低：钛合金的导热系数分别是铁和铝的1/4和1/16，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，容易造成刀具磨损加快。
化学活性高：钛合金高温时化学活性很高，能与空气中的氢、氧和水蒸气等成分起化学反应，容易在钛合金表面生成硬化层，其结果降低了工件塑性，且使切屑与前刀面的接触长度减少，进一步加速了刀具磨损。
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，刀具易于磨损。
弹性模量小：钛的弹性模量为1078MPa，约为钢的1/2。由于钛合金弹性模量小、屈强比大，使得工件的已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。
基于钛合金的以上特性，在切削钛合金时，对铣刀的磨损是很大的，所以，用户都在寻找优质的钛合金铣刀。
锐正钛合金专用铣刀，采用瑞士进口硬质合金棒材精密磨制而成，选用专用涂层，使用寿命长。如需了解，请拨打电话13962478426
三、钛合金铣刀选材和刀具结构设计
锐正钛合金专用铣刀，选用瑞士进口高端硬质合金棒材生产，采用了U型槽工艺，既保证了刀体的刚性和强度，又可以很好的断屑和排屑。用D20砂轮精抛前刀面和后刀面，才能达到理想的刃口质量。
添加客服微信，领取全套加工方案
四、钛合金铣刀的钝化和抛光
刀具经过砂轮刃磨后，由于砂轮的沙粒有粗有细，刀具刃口都会存在一定程度，不同大小的微小崩刃与小锯齿，其刃口微观缺口一般在0.01~0.05mm，肉眼根本看不出来，需用100倍的放大镜才能观察到。这些缺陷在刀具使用时间时，极易迅速扩展，从而加快刀具的磨损和损坏，影响切削性能。但刀具刃口钝化处理后，则刀刃处将会出现细微的圆弧，刃带也将变得圆滑平整，这就大大减少了锯齿和裂纹等缺陷，既锋利坚固又耐用的目的。
铣刀的钝化抛光包括钝化和抛光两个作用，刀具钝化简单说就是刀具刃口钝化处理，也叫刃口的圆化，去除刃口毛刺、达到精确一致的倒圆加工，使原本很尖锐的刃口，形成一个圆弧，圆弧直径一般是3-8微米。
刀具切削槽要抛光，光滑，减小摩擦系数，槽表面越平整光滑，排屑就越好，就可实现更高速度的切削，提高表面质量和排屑性能。
锐正钛合金铣刀，在白刀磨制好后，用喷砂钝化设备进行钝化处理，刃口平整，槽内光滑。
五、钛合金铣刀的涂层
最主要的是，采用钛合金铣刀专用涂层，淡黄色，由德国进口普威特涂层设备生产，在加工TC4钛合金，使用寿命是同类产品的两倍以上。
医疗领域应用案例：
苏州某骨科医疗器械工厂使用了锐正的钛合金铣刀，3mm刃径，加工骨科植入钢板的4mm螺纹底孔，TC4材质，层铣，下刀深度0.15mm，转速4500转/分，连续加工了8000多个孔
航空航天配件加工领域案例：
上海某航空设备材料有限公司是加工飞机起落架部件的，在跟锐正公司合作后，采用了锐正自主研发的TC18钛合金铣刀，家具寿命连续加工时间提升了30%
3C电子配件加工领域案例：
某国内知名手机生产商，在网页上看到了我们的产品，由于要求很高，想要打样试刀，在经过了跟技术部，研发部的沟通后，产品顺利通过，锐正公司还提供了全套的加工方案。
对于加工钛合金的铣刀涂层，耐高温和抗黏结这两点非常重要，需要用润滑系数低的涂层品种，而且，涂层表面一定要光滑，要去除液滴。
六、钛合金铣刀在加工过程中的磨损分析，此部分非常重要，请耐心阅读下去
目前，钛合金加工技术在国内外已经取得了卓有成效的研究，对钛合金加工刀具的失效机理也进行了大量的研究。在钛合金切削加工中，通常切削速度大于100m/min即为高速切削。研究人员分析了钛合金加工用刀具的磨损机理，研究表明：低速铣削时，磨损机理主要是粘结撕裂磨损；高速铣削时，磨损机理主要是扩散磨损。另有研究人员对钛合金高速铣削硬质合金刀具的磨损机理进行了分析，研究表明刀具失效主要是由于扩散磨损和粘结撕裂磨损的综合作用。
李安海等研究了CVD涂层硬质合金可转位立铣刀对TC4进行高速干铣削试验，发现刀具的失效机理主要为磨粒磨损、粘结磨损、氧化磨损、扩散磨损和热一机械疲劳磨损的综合作用。杨发展等对超细硬质合金高速铣削TC4的刀具进行了分析，发现了刀具的破坏形态以崩刃和灼烧为主，同时伴有表面材料扩散。郑敏利等在高速切削刀一屑接触区摩擦特性的研究现状基础上，分析了刀具的磨损机理以及刀具性能和冷却液对刀具磨损的影响，并总结了刀具磨损建模方面的研究进展。
现有文献对钛合金铣削中的不同失效形式进行了大量研究，而对不同加工区域出现的不同失效形式研究较少。锐正公司综合收集材料，对高速铣削刀具的刃口区域、前刀面区域、后刀面区域进行研究，对不同区域的失效形式进行了对比，为铣钛合金专用铣刀的设计的改进指明了方向，取得了良好的效果，开发出高性能的铣钛合金专用铣刀。
锐正钛合金专用铣刀，采用瑞士进口硬质合金棒材精密磨制而成，选用专用涂层，使用寿命长。如需了解，请拨打电话13962478426
请看一篇论文中的试验数据：试验中，用22mm的铣刀，采用单齿切削。被加工材料选用TC4钛合金,块料规格尺寸为385mmx185mmx55mm。切削参数见表：
|
切削速度（m/min） |
进給速度（mm/r） |
切削深度Ap（mm） |
切削宽度Ae（mm） |
|
120 |
0.2 |
1.0 |
20 |
在切削试验中，每10min进行一次测量，试验刀具的后刀面磨损值达到0.3mm定义为刀具失效标准。在试验中，为了观察刀具不同区域的失效形式，对切削时间为10min、20min 、30min、32min的试验刀具分别进行分析，采用VHX-600K超景深数码显微镜观察磨损值，利用扫描电镜观察刀具的磨损形貌。
试验结果与分析，刃口磨损情况如下图：
图1为不同切削时间的刀具刃口SEM照片。
图1a为刀具切削10min 的照片，可见刃口保持完整，同时存在大量的被加工材料切屑；
图1b为刀具切削20min的照片，刃口出现微小缺口，但形态依然完整；
图1c为刀具切削30min的照片，刃口出现较大缺口，并出现了裂纹；
图1d为刀具切削32min的照片，刃口几乎不存在，刀具失效。
(1)黏结磨损
黏结是指工件材料与刀具材料接触到原子之间的距离时而产生的结合现象。黏结发生在实际摩擦接触面上，在足够大的压力和适当的温度作用下，摩擦面产生塑性形变，所形成的两个新鲜表面原子间相互吸附进而冷焊在一起的现象。黏结磨损是因为冷焊区域受到剪切作用发生断裂，一方材料被另一方带走，造成体积缺失和材料损耗。
在铣削加工过程中，刀具的刃口在高温高压条件下，容易粘附被加工材料TC4，形成一层黏结层。在后续切削摩擦作用下，黏结物会粘着一部分刀具材料一起剥落，经过反复的黏结和剥落过程造成了刀具的黏结磨损。
(2)疲劳磨损
在铣削加工中，刀具在高温高压、压应力、剪应力化学反应以及循环交变机械载荷和热载荷的作用下，刀具容易出现破损失效。对高速切削刀具刃口的裂纹进行了深入的研究,研究表明平行于刃口的横向裂纹为机械裂纹,垂直于刃口的纵向裂纹为热裂纹。
如图3所示
对试验刀具的刃口进行SEM检测分析，发现了大量平行于刀具刃口的机械裂纹和垂直于刀具刃口的热裂纹,刃口崩缺部位发现了裂纹源
图中虚线箭头为机械裂纹，实线箭头为热裂纹，圆圈区域为裂纹源。
在钛合金铣削过程中，刀具刃口磨损越来越大，刃口变得越来越钝，切削力会逐渐增大，刀具刃口在高温、高压和剪切作用下出现裂纹源。在后续切削中，裂纹源受到垂直于刃口的冲击，裂纹迅速扩展，从而形成了平行于刃口的裂纹，即机械裂纹。TC4钛合金的导热系数很小(只相当于45钢的1/5 ~1/7)，切削时产生的热不易传出，集中在切削区和切削刃附近的较小范围内，切削温度很高。铣削作为断续切削加工，刀具刃口会周期性地切入和切出被加工材料，刃口温度会出现升高和降低的周期性变化，刃口产生较强的热应力，裂纹源会扩展形成垂直于刃口的裂纹(即热裂纹)。
当刀具刃口出现热一机械疲劳裂纹后，两种裂纹扩展相互交错并形成崩缺区域，造成更大面积的刃口崩缺,出现更多的裂纹源，进而会出现更多的热一机械疲劳裂纹，这种循环会加剧刀具刃口的崩缺失效。
3.2前刀面磨损
由于钛合金的变形系数小，切屑在前刀面滑动摩擦的路程大大增加，在钛合金铣削加工中,这种摩擦会造成刀具前刀面的磨损。刀具的前刀面SEM检测见图4,图中虚线区域为涂层剥落区,大部分区域已露出刀具基体材质,靠近刃口区域已被粘屑覆盖。与刀具刃口磨损相同,刀具前刀面也出现黏结磨损现象叨,为了更深入了解前刀面磨损机理,对前刀面不同区域做EDS能谱检测分析(见图5)，能谱检测结果见表3。
可以看到，热一机械疲劳裂纹延伸到了前刀面，造成前刀面的崩缺，切屑排出困难，增加了切屑在前刀面的摩擦力，加剧前刀面的磨损。
从上述SEM和EDS能谱检测结果分析得到：
①刀具前刀面发生了黏结磨损；
②涂层在切削过程中发生了氧化反应，基材发生了轻微的氧化反应；
③基材表面的W和Co的元素比与合金基体组织中基本一致，说明合金中的Co元素并未流失；
④热一机械疲劳裂纹会延伸到前刀面，造成前刀面的缺失，加剧前刀面的磨损。
3.3后刀面磨损
在铣削加工中，刀具后刀面与已加工表面发生摩擦，而钛合金具有加工硬化和良好的塑性特点，所以后刀面会发生强烈的磨损。刀具的后刀面SEM电镜照片见图6。与前刀面一样,刀具后刀面有大量的粘屑，也有热一机械疲劳裂纹，可以推测出后刀面发生了黏结磨损，热一机械裂纹扩展到后刀面，加剧了刀具后刀面的磨损。
用超细晶粒硬质合金PVD涂层刀具进行TC4钛合金高速铣削加工，分析了刀具的刃口区域、前刀面区域、后刀面区域的失效机理，得出以下结论；
(1)在TC4钛合金高速铣削加工中，刀具的失效形式在不同的加工区域各有不同。
(2)刀具刃口的失效形式主要是以黏结磨损失效和热一机械疲劳磨损失效为主。在刀具整个切削过程中，刃口一直存在黏结磨损现象。刃口的裂纹源、裂纹扩展会造成新的崩缺，并形成新的裂纹源，这种循环会加剧刀具刃口的崩缺失效。
(3)刀具的前刀面和后刀面的失效形式以黏结磨损失效为主，涂层发生了氧化磨损，基材发生了轻微的氧化磨损，刃口的热一机械裂纹会延伸到前刀面和后刀面，造成前刀面和后刀面的缺失，加剧刀具的崩缺失效。
七、锐正钛合金铣刀的规格表和切削参数表
钛合金铣刀四刃平铣刀规格表
钛合金铣刀两刃球铣刀规格表
锐正钛合金专用铣刀，采用瑞士进口硬质合金棒材精密磨制而成，选用专用涂层，使用寿命长。如需了解，请拨打电话13962478426
锐正TC4钛合金专用2刃球刀，延长使用寿命，适用医疗3C航空领域
钛合金铣刀四刃圆鼻铣刀规格表
八、锐正钛合金铣刀的切削参数表
1）上表是侧铣加工的标准值，切槽时，转速请按照上表的80%~100%，进给速度请按照60%~80%
2）切削不锈钢时，推荐使用非水溶性切削液
3）请使用高刚性、高精度的机床和刀柄
4）根据切深量和机床刚性，可以适当调整转速和进给速度
5）推荐采用顺铣加工
6）在不干涉的条件下，尽可能缩短刀具的悬伸长度
7）上表时基于L/D≤4的推荐值，当L/D>4时，请将转速和进给速度同比降低70%。
锐正钛合金专用铣刀，采用瑞士进口硬质合金棒材精密磨制而成，选用专用涂层，使用寿命长。如需了解，请拨打电话13962478426
九、欢迎选用锐正铣钛合金铣刀，选用的五大理由：
(1),进口材料，针对性设计槽型，U型槽，排屑快，
(2)，进口五轴联动磨削中心加工而成，精度高，光洁度好
(3)，喷砂钝化，刃口强化
(4)，专用涂层，耐高温，润滑系数好，排屑畅快
(5)，专业的磨损机理研究，多年的技术积累，针对性设计槽型和结构
十、钛合金铣刀还可以用在哪些方面？
17-4PH不锈钢，等PH不锈钢，硬度和抗拉强度接近钛合金，推荐使用钛合金铣刀！
十一、钛合金专用涂层服务
涂层是钛合金铣刀的关键，本公司拥有德国进口的普威特涂层设备，有专门的钛合金涂层工艺配方HT涂层，膜表面光滑细腻，耐高温，摩擦性能好。
