钛合金材料的机械加工工艺

葛海娅，庞鹏飞，牛 奔，陈 川，郑 迪，钱德隆

（1.中国石油集团测井有限公司生产测井中心，河北 任丘 062550；2.中国石油集团测井有限公司华北分公司，河北 任丘 062550）

当今社会，经济发展质量显著提高，对钛合金材料的需求量持续提高，对相应的机械加工工艺提出了更高要求。当前形势下，必须精准把握钛合金材料机械加工工艺的核心与关键，综合施策，全面提高钛合金材料的实际性能。本文就此展开了探讨。

1 钛合金材料应用现状

钛合金材料是现代材料工程体系中的关键金属材料类型之一，具有良好的耐热性和抗腐蚀性等金属性能，在现代建筑工程、机械加工工程领域具有广泛应用。近年来，国家相关部门高度重视钛合金材料的应用，在机械加工工艺创新、工艺流程优化等方面制定并实施了一系列重要技术标准规范，为新时期高质高效地开展钛合金材料机械加工提供了基本遵循与导向，在现代钛合金加工领域取得了令人瞩目的现实成就[1]。同时，广大科研机构及机械加工单位同样在创新钛合金材料加工方法，优化钛合金材料加工工艺等方面进行了积极探索，成就显著。尽管如此，受加工刀具材料与参数等方面要素的影响，当前钛合金材料机械加工工艺实践中依旧存在诸多短板，需要给予高度重视。

2 钛合金材料的机械加工原则

随着现代机械加工技术的快速发展，钛合金材料机械加工的技术手段愈发丰富，使得传统模式下难以完成的钛合金材料加工任务具备了更大的可行性。就钛合金材料的机械加工原则而言，一是要遵循合理性原则，既要选择最为合理的加工工艺与方法，又要选择最具适用性的操作刀具，充分体现现代集约化、精细化的钛合金材料加工理念[2]。二是要遵循切削优化原则，对切削条件与切削参数进行动态化调整改进，保持整个机械加工机床的稳定性，有效控制钛合金材料加工中容易出现的缝隙问题，最大限度上降低钛合金机械加工误差。三是严格控制切削量范围原则，通过调整优化相应的切削范围，掌握合理切削速度，防止切削速度过快或过慢而导致的刀刃损毁等问题，并有效控制切削深度。此外，还应遵循严谨性原则，将钛合金机械加工工艺作为一个系统性的整体对待，可细化分为多个不同阶段，使最终形成的钛合金加工成品更具应用价值，充分确保钛合金材料的加工质量。

3 钛合金材料的机械加工现状及存在问题

3.1 对机械加工工艺方法的重视程度不足

在当前技术条件下，钛合金材料的机械加工需要充分运用现代化的加工工艺方法，全面提升钛合金材料机械加工效率与质量，全面促进其整体质效提升。纵观当前钛合金材料机械加工实际，普遍存在着对加工工艺方法重视不足，所采取的钛合金材料机械加工工艺方法先进性与针对性缺失，无法保证连续性、高强度的钛合金材料机械加工需求。上述问题的存在，已经逐渐发展成为阻碍钛合金材料机械加工效果的关键因素。

3.2 对信息化加工工艺技术应用不足

现代信息化技术的快速发展，为钛合金材料机械加工提供了更为丰富的技术手段，使钛合金材料机械加工人员在加工工具与方法选择方面更具灵活性，使得传统模式下难以完成的钛合金材料机械加工任务更具可操作性。实践表明，在目前钛合金材料机械加工过程中未能积极引进信息化技术，对钛合金材料加工过程中的数据分析与信息统筹不全面，无法对钛合金材料的预期加工效果进行仿真模拟，久而久之阻碍与制约钛合金材料加工的现代化进程。

3.3 钛合金材料加工人员专业技能不足

钛合金材料机械加工工艺具有较强的技术性特点，相关技术人员在该过程中始终扮演着不可替代的关键角色，是执行钛合金材料加工规则，落实钛合金机械加工职责的直接实施者与操作者，其综合素养的高底与钛合金材料机械加工质量密切相关。从当前现状来看，部分钛合金材料加工人员专业理论知识缺失，在钛合金材料机械加工方面的专业操作技能不甚熟练，质量意识淡化。

4 机械加工技术分析

4.1 刀具材料

刀具是实施钛合金机械加工工艺的关键所在，是提高机械加工工艺的重要载体，对于优化钛合金材料机械加工工艺效果具有直接作用。纵观当前机械加工技术应用实际，普遍存在着刀具材料选择不当，所采用的刀具材料缺乏强度与硬度等共性问题，阻碍着钛合金材料机械加工效果的优化提升。因此，应在钛合金材料机械加工工艺范围内，严格选择刀具材料，选择硬质合金、立方碳化硼、高速钢等材质的刀具，满足当前高强度、快节奏的钛合金材料机械加工需求。以现代性能优越的聚晶金刚石材质刀具为例，由于其在高热、高温、高速环境条件中具有较强的适用性，可将其充分应用于钛合金材料机械加工全过程[3]。

4.2 刀具的几何参数

实践表明，钛合金材料机械加工中的几何参数对于加工工艺的流程性具有直接影响。在当前技术条件下，钛合金材料机械加工中所使用的刀具类型包括钻头、车刀、丝锥、铣刀及铰刀等多种样式。上述不同的刀具类型，在钛合金材料机械加工效率、加工质量、加工范围等方面起到的作用各不相同，应结合机械加工实际，合理设定刀具的几何参数，并对几何参数进行动态化调整，使其始终保持在最佳旋转角度状态。丝锥前角定成6°～9°，锥角定成5°～7°，而切削锥后角是5°～11°，该种设定方法，可有效避免扭断及崩齿等现象的出现。在此过程中，应强化机械加工人员的专业操作技能，提高对刀具几何参数的识别与控制熟练程度。

4.3 加工工艺的参数

机械加工工艺参数同样是钛合金机械加工技术的关键因素，对于钛合金材料的车削模式具有深刻影响，需要满足特定的加工工艺参数，控制切削速度，并根据切削速度和走刀量等状况，对机械加工工艺参数进行动态化完善。在钛合金材料机械加工工艺实施中，应遵循“勤退刀、及时补给切削液”的基本原则，提高机械切削全过程的连续性，避免出现段钻等问题的发生。在攻丝过程中，应在相关操作技术规范的约束下，注意倒锥的尺寸标准，注意磨削区的高温和粘屑，保证磨削操作正常进行，控制攻丝器具间的摩擦力度[4]。

5 提高钛合金材料机械加工质量的有效路径

5.1 积极采用现代精细化的加工理念

紧跟当前钛合金材料机械加工行业的发展现状与需求，积极引进现代化、精细化、集约化的加工工艺控制技术理念，制定详细可行的钛合金材料加工技术方案，为钛合金材料机械加工具体方案的执行与实施提供可靠基础性保障与参考。应根据钛合金材料的实际性能需求，对机械加工的综合成效进行动态化监测，及时对有失偏颇之处进行纠偏处理。

5.2 运用现代信息技术控制方法

搭建基于计算机技术与软件技术的钛合金材料机械加工控制平台，将钛合金材料机械加工细化分解为多个不同模块与层次，提高各个模块与层次之间的衔接配合效果，对钛合金材料机械加工的预期效果进行仿真模拟，将复杂抽象的钛合金材料机械加工过程进行立体化、形象化展现。同时，在现代信息化技术的支持下，可对钛合金材料机械加工效率与质量的总体成效进行客观评价，实现数字化控制。

5.3 提高钛合金材料机械加工人员综合素养

定期组织钛合金材料机械加工人员参加专项培训与学习，由业内专业人士为其讲解新形势下钛合金材料的最新特点与需求，详细掌握有关于钛合金材料方面的专业基础理论知识，熟练运用各项专业操作技能，将各类潜在的钛合金材料机械加工缺陷消灭在萌芽状态。注重提升钛合金材料机械加工人员责任意识与质量意识，防范化解各类常见的机械加工工艺质量难题，促进该行业可持续发展。

6 结语

综上所述，受加工技术控制等方面要素的影响，当前钛合金材料机械加工实践中依旧存在诸多薄弱环节，阻碍着钛合金材料整体性能指标的优化提升。因此，有关人员应该从钛合金材料的实际应用需求出发，充分遵循机械加工工艺的基本原理与规律，创新机械加工工艺方法，优化加工流程，为全面提高钛合金机械加工效率注入强大力量。