チタン合金には多くの利点がある。例えば：高耐食性、低密度高強度、無磁性、生体適合性、耐高温など。しかし、チタン合金は実際には加工が難しく、特殊な切削工具が必要である。チタン合金の加工が困難な原因と対策について検討する。

1、チタン合金の加工が困難な原因

まず、温度集中

ほとんどのチタン合金は熱伝導率が低く、鋼の1/7、アルミニウムの1/16、銅の1/25しかありません。そのため、チタン合金の切削過程で発生した熱はワークに迅速に移行したり、切削屑に持ち去られたりすることなく、切削領域に集中する。

切削刃の発生温度は1000℃に達することができ、工具切削刃の急速な摩耗と亀裂をもたらし、切削屑の堆積をもたらし、工具の寿命を短縮する。

切削過程で発生した高温もチタン合金部品の表面完全性を破壊し、部品の幾何精度の低下を招き、加工硬化現象が現れ、その疲労強度を大幅に低下させた。

第二に、弾性変形

チタン合金の弾性率はそれほど高くなく、例えばTC 4の弾性率は110 Gpaにすぎないが、45鋼は210 Gpa、303304316などのステンレス鋼の弾性率も200 Gpa前後であるため、チタン合金を加工する際に弾性変形が生じやすい。

この問題は、薄肉部品やリング部品を加工する際にさらに深刻です。チタン合金薄肉部材を所望の寸法精度に加工することは容易ではない。ワーク材料が工具によって押し出されると、薄肉の局所的な変形が弾性範囲を超え、塑性変形、切削点材料の強度と硬度が大幅に増加するためである。

切削圧力は「弾力性のある」ワークをカッターから離して弾戻し、カッターとワークの間の摩擦力を切削作用より大きくし、摩擦過程は熱を発生し、チタン合金の熱伝導性が悪い問題を激化させた。

第三に、チタン合金は親和性が高く、旋削や穴あけの過程で成長して連続的な切り屑を形成することができ、これらの切り屑は工具に絡みついて機能を妨げることができる。切削深さが大きすぎると、粘刃、焼刃、破断などの原因になります。

もちろん親和性の良さは他の場所でも有用であり、例えばイオンポンプではチタン陰極板として使用され、チタン原子が陽極管壁にスパッタされると、吸着ガスとして作用し、超高真空を生成することができる。

第四に、振動

チタン合金の弾性は部品の性能に有利である可能性があるが、切削中にワークの弾性変形が振動を発生させる重要な原因である。

チタン合金を加工すると発生する振動は鋼の約10倍である。切削熱が切削部分に集中するため、鋸歯状の切削屑が発生し、切削電力が変動する。

2、チタン合金の難加工対策

まず、冷却

冷却液を使用して切削過程で発生する高温を低減することができ、通常、非可溶性油冷却液は低速重負荷切削とせん断に使用され、可溶性切削冷却液は高速切削またはせん断に使用される。

また、低温切削法を用いて、切削液として液体窒素（-180℃）または液体CO 2（-76℃）を用いてもよく、切削区の温度を下げることができる。この方法は主切削力を20%低下させることができ、切削温度を300℃以上低下させることができ、同時に屑腫が消失し、加工表面の品質が向上し、工具の耐久性が2 ~ 3回向上する。

第二に、適切な工具を選択する

適切な切削工具を選択することで、優れた改良を得ることができます。

鋼材のように切削屑を介して排出するのではなく、切削刃と冷却液を介して熱を排出しなければならないため、切削刃の一部は極めて高い熱応力と機械応力に耐えなければならず、鋭い切削刃を用いて切削力を減少させなければならない。

また、研磨溝を有する研磨及び高正角可転位ブレードを用いることにより、切削圧力を低減することができる。

必要に応じて、コーティングされたカッターを使用して、合金の粘性に抵抗し、長い切り屑を砕くことができ、それによって切り屑排出中の摩擦を大幅に減らすことができ、これは加工中の熱の発生を防止するのに役立ちます。

第3に、一定送りまたは増加送り率

チタンは加工硬化しやすく、すなわち材料を切削するとチタンはより硬くなるため、工具を摩耗しやすく、一定の送りは加工硬化をより低い限度に保つことを確保することができる。

もちろん、機械が許可すれば、送り率を高めることができます。これは、工具が特定の領域に費やす時間が少ないことを意味しているので、熱の蓄積や加工硬化を行う時間が多くありません。

第四に、切断速度を下げる

例えば、放熱制御のために鋼の切断速度の1/3以下を使用します。

第五に、プロセスに応じて工具を交換する

セラミックス、炭化チタン、窒化チタン被覆工具はチタン合金の加工に用いられ、寿命が短くなる。通常、硬質剛工具を用いて大量のチタンを切断し、高速硬質合金工具を用いて少量のチタンを切断する。

現在、超音波加工が開発されており、刃物の接触時間を減らし、刃物の寿命を延ばすことを目標としている。

第六に、高剛性工作機械を用いる

丈夫で耐久性のある工作機械はチタン合金の加工に成功するために重要である。

理想的なチタン合金フライス盤は剛性でなければならず、主軸は低回転速度と高トルクで動作しなければならない。

これは、チタン合金を加工する際の一般的な問題である、振動を吸収し、切削中の振動を低減するのに役立ちます。

次に、破砕物の堆積を防ぐために、加工設備と工具を定期的に洗浄する必要があります。