1. Dificultades en el corte de piezas estructurales de aleación de titanio

1.1 Alta temperatura de corte　　 

Debido a que la conductividad térmica del material de aleación de titanio es pequeña (aproximadamente 1/3 ~ 1/6 del acero), es fácil producir una alta temperatura de corte al procesar aleación de titanio. En las mismas condiciones, el calor de corte producido por el mecanizado de aleación de titanio es más de una vez mayor que el del mismo acero, y el calor producido por el mecanizado es difícil de liberar a través de la pieza de trabajo. Debido a que el coeficiente de calor específico de la aleación de titanio es pequeño, la temperatura local aumenta rápidamente durante el procesamiento. Es fácil provocar que la temperatura instantánea de la herramienta sea demasiado alta, lo que provoca que la punta se desgaste bruscamente, de modo que se produzca el fenómeno de sobrecalentamiento.

1.2 Fuerte resistencia al corte　　 

La fuerza de corte de la aleación de titanio es básicamente la misma que la del acero, por lo que la energía consumida durante el corte es la misma o ligeramente inferior a la del acero. Sin embargo, la tensión cerca del borde de corte principal es muy alta al cortar aleación de titanio. Esto puede deberse al hecho de que al cortar aleación de titanio, el área de contacto de la viruta de corte en la superficie de la cuchilla frontal suele ser muy pequeña (aproximadamente 1/3 del acero de corte en las mismas condiciones), y la gran tensión de corte conduce al fenómeno de retroceso del corte que se produce durante el proceso de mecanizado y el tamaño de la pieza de trabajo no está coordinado.　　 

　1.3 Temblor de estructura débilmente rígida

　　La vibración es un problema importante que se debe superar al mecanizar aleaciones de titanio con estructuras rígidas débiles, especialmente durante el mecanizado de acabado, la causa principal de la vibración es el módulo elástico muy bajo de las aleaciones de titanio. La deformación de las aleaciones de titanio es el doble que la de los aceros al carbono cuando se someten a fuerzas de corte. Existe fricción entre la superficie de corte posterior y la parte posterior elástica de la superficie mecanizada, lo que produce vibración y alta temperatura de corte. La alta fuerza de corte dinámica es en parte responsable del temblor, que puede alcanzar más del 30% de la fuerza estática debido al proceso de cizallamiento plástico durante la formación de virutas de aleación de titanio. Debido al efecto de la vibración de corte, la calidad de la superficie de la pieza de trabajo después del fresado es difícil de cumplir con el requisito de precisión.

2. Soluciones de corte para piezas estructurales de aleación de titanio

Los principales factores que afectan el mecanizado de la estructura rígida débil de la aleación de titanio son los siguientes: la rigidez de la máquina herramienta, la elección de la herramienta de corte, los parámetros tecnológicos, el enfriamiento efectivo, etc. En el proceso de mecanizado, varios factores interactúan entre sí. Además, la acumulación de errores de deformación hace que el mecanizado de la estructura rígida débil esté fuera de tolerancia y la deformación del mecanizado sea difícil de controlar.

2.1 Selección de máquinas herramienta　　 

La rigidez del sistema de máquina herramienta - accesorio - herramienta es buena en rendimiento por el espacio libre entre los componentes de la máquina herramienta que se van a ajustar. Se prefiere que la vibración radial del husillo sea pequeña al utilizar tales máquinas herramienta.

2.2 Selección de herramientas de corte　 

La mejora de la productividad de corte es principalmente el resultado del desarrollo y la aplicación de nuevos materiales para herramientas de corte. En las últimas décadas, las herramientas de corte se han desarrollado enormemente, incluido el recubrimiento de aleación dura, la cerámica, el nitruro de boro cúbico y el diamante policristalino. Estos son efectivos para procesar hierro fundido, acero y superaleaciones. Sin embargo, ninguna de las herramientas puede mejorar la maquinabilidad de la aleación de titanio, porque el material de la herramienta de corte de aleación de titanio requiere propiedades muy importantes, que incluyen: 1) buena dureza térmica para resistir alta tensión; 2) Buena conductividad térmica para reducir el gradiente térmico y el choque térmico; 3) Buena inercia química para reducir la tendencia de reacción química con el titanio; 4) Buena tenacidad y resistencia a la fatiga para adaptarse al proceso de corte de viruta. Se considera que las herramientas de carburo cementado WC/CO tienen el mejor rendimiento en casi todos los procesos de corte de aleación de titanio. Algunas pruebas muestran que la tasa de desgaste de todas las herramientas recubiertas de carburo es mayor que la de las herramientas sin recubrimiento. Aunque las herramientas de corte de cerámica han mejorado en calidad y se utilizan cada vez más para procesar materiales difíciles de cortar, especialmente superaleaciones (como las superaleaciones a base de níquel), no han reemplazado al carburo cementado y al acero de alta velocidad debido a su mala conductividad térmica, baja tenacidad a la fractura y reacción con el titanio. Los materiales de herramientas de corte superduros (nitruro de boro cúbico y diamante policristalino) exhiben un buen desempeño en el corte de aleaciones de titanio debido a su baja tasa de desgaste.S　　 

El principal problema en el proceso de fresado de aleación de titanio con estructura rígida débil es la deformación de la pared delgada. Debido al bajo módulo elástico de la aleación de titanio y la fuerza de corte relativamente grande, la pared delgada se deforma fácilmente por la fuerza de fresado durante el proceso de fresado. El resultado es que el espesor real de la pared delgada es mayor que el espesor teórico. La solución a este problema debe ser reducir tanto como sea posible la fuerza sobre la pared delgada desde la dirección perpendicular a la superficie procesada que causa el retroceso de la cuchilla.

2.3 Fluido de corte

La aleación de titanio tiene ventajas de alta resistencia, resistencia a la oxidación, resistencia a altas temperaturas y otros puntos de elevación, que no solo cumplen con los requisitos de alto rendimiento, sino que también traen muchos problemas al mecanizado. Para reducir la temperatura de corte, se debe verter una gran cantidad de fluido de corte a base de enfriamiento en el área de corte al cortar aleaciones de titanio, lo que quita calor del borde y lava la viruta para reducir la fuerza de corte. Por lo tanto, los requisitos para el fluido de corte son gran conductividad térmica, gran capacidad calorífica, caudal rápido y gran caudal. El mejor método de enfriamiento es el método de enfriamiento de alta presión, el flujo de fluido de corte no es inferior a 15 ~ 20L/min. Hay tres tipos de fluidos de corte que se utilizan comúnmente, a saber, solución acuosa o alcalina, solución de aceite soluble a base de agua y solución de aceite no soluble en agua.