チタンの切断と加工
重要性
チタン合金の構造や部品の機械加工には、研削加工、旋削加工、穴あけ加工、フライス加工、研磨加工など、さまざまな方法が採用されています。
チタンの低い熱伝導率やその他の特異な性質のため、最終段階での加工としての研削加工は困難です。研削中に容易にバーン傷が発生し、表面層に欠陥構造や残留応力、圧縮応力が生じ、製品の疲労強度を著しく低下させることがあります。そのため、チタン製品の研削加工は速度を低くして行われ、必要に応じて特殊な刃による加工に代えられることがあります。研削加工は、厳しく規定された条件で行われ、表面にバーンがないかどうかの検査とともに、プラスチック変形による表面の強化（PVD）によって部品の表面品質を向上させる必要があります。
比較分析
チタン合金の冷間加工は、その労力において炭素鋼の3～4倍、アルミニウムの5～7倍の難しさがあります。MMPP「サリュート」の情報によれば、チタン合金のVT5およびVT5-1は炭素鋼（0.45% C）と比較して、加工性の相対係数が0.35～0.48であり、VT6、VT20、VT22合金に関してはさらに低く、0.22～0.26です。低速切削を推奨し、多量の冷却液を使用する必要があります。最も耐摩耗性の高い高速鋼製の切削工具を使用し、硬質の合金を優先的に使用します。切削速度は、特に数値制御（CNC）工作機械の場合、鋼の加工と比較して少なくとも3～4倍減速する必要があります。
フライス加工
チタン合金の機械加工において大きな力が必要なため、通常大型の工作機械（FP-7、FP-27、FP-9、VFG-M8
力学部品
「トラバース」、「ビーム」、「リブ」タイプの部品のフライス加工にはいくつかの方法が必要です。1）ユニバーサルフライスマシンにおける特殊な油圧または機械加工コピー装置を使用する。2）コピー加工フライスマシンにおける加工。3）CNC機械（例えばMA-655C5、FP-11、FP-14）での加工。4）3軸CNC機械での加工。特に推奨されるのは：加工中に角度を変更可能な特殊な組み合わせフライス；放射状プロファイルの凹形および凸形フライス；部品の円筒面に対するテーブル面を必要な角度で合わせた端面フライス。
工作機械
航空材料の切断や加工は、海外に類似のない工作機械で行われます。例えば、CNCフライスマシンVF-33（縦三軸三主軸座標機）があり、重軽航空機のパネル、モノレール、リブ、ビームなどの同時加工を目的としています。
2FP-242 V機は、二つの可動ポータルとCNCを備えた（縦三軸四主軸座標），重広胴航空機の大型ロンジロンやパネル加工用に開発されたものです。FRS-1は、移動カラム付きホリゾンタルボーリングマシンで、15軸CNCを備えたセンタープランと翼の接続面の加工を目的としています。SGPM-320は柔軟な生産モジュールで、旋盤、CNC AT-320、13本の工具を収納するマガジン、自動操作でCNC工作機械の部品をセットするマニピュレーターを含みます。柔軟な生産コンプレックスALK-250は、ハイドロユニットの筐体用高精度部品製造のために設計されています。
工具
切削条件を最適化し、加工品の表面品質を高めるためには、超硬合金および高速鋼工具の幾何学的パラメータを厳密に遵守する必要があります。超硬合金VK8のインサート付きバイトを使用して鍛造素材を加工します。ガスで飽和した皮を加工する際の推奨が以下の通りです。主偏角φ1 = 45°、副偏角φ = 14°、前面傾斜角γ=0°、背面傾斜角α = 12°。次の切削条件で作業します：送り s = 0.5—0.8 mm/回転、切削深さ t は 2 mm 以上、切削速度 v = 25—35 m/分。超硬合金VK8, VK4, VKBM, VK6 などを使用して行う仕上げおよび半仕上げの連続旋削は、切削深さ1−10 mm、切削速度v = 40−100 mm/分、送りs = 0.1−1 mm/回転です。また、高速鋼（R9K5, R9M4K8, R6M5K5）製の工具も使用できます。高速鋼製バイトに対しては、先端半径r = 1 mm、背面傾斜角α = 10°、φ = 15°という幾何学的な構成が設計されました。チタンを旋削する際の許容切削条件は、切削深さt = 0.5−3 mm、v = 24−30 m/分、s < 0.2 mmです。
超硬合金
フライスの加工面にはVK8, VK6M, VK4超硬合金、および高速鋼R6M5K5, R9K5, R8M3K6S, R9M4K8, R9K10を使用します。VK6M合金インサート付きフライスを用いてチタンをフライス加工する際には、次の切削条件を推奨します：t = 2—4 mm、v = 80—100 m/分、s = 0.08−0.12 mm/歯。
ドリリング
ドリルによるチタンの加工は、工具表面に切り屑が付着し、ドリルの排屑溝に詰まりやすくなるため困難です。これにより切削抵抗が増し、切れ刃の摩耗が早まります。これを防ぐために、深穴ドリル加工時には定期的に工具を切り屑から清掃することが推奨されます。高速鋼(R12R9K5, R18F2, R9M4K8, R9K10, R9F5, F2K8M3, R6M5K5)や超硬合金VK8で作られたドリルを使用します。ドリルの推奨幾何学的パラメータは次の通りです：スパイラル溝の傾斜角 25−30, 2φ0 = 70−80°, 2φ = 120−130°, α = 12−15°, φ = 0−3°。
冷却剤
チタン合金の切削加工の効率を上げるために、RZ カッティング液-8タイプの冷却・潤滑液を使用します。これらはハロゲンを含む潤滑冷却剤で、加工部品は豊富な媒体で冷却されます。加工時にハロゲン化物を含む液体を使用すると、不可避的に表面に塩の皮膜が生成されます。これは温度や応力の影響で腐食を引き起こす可能性があるため、加工後にRZ カッティング液-8を使用した部品は表面を厚さ0.01 mmまで除去するために酸性浴で洗浄されます。組立作業時にはRZ カッティング液-8を使用しないでください。
研削
チタン合金の加工性能はその化学的および相構造、ミクロ構造の種類とパラメータに大きく依存しています。粗いプレート状の構造を有するチタンの半製品や部品の加工は特に難しいです。こうした構造は鋳造物に見られることが多く、その表面にはガス飽和した皮があり、工具の摩耗に影響します。
研削の困難さ
チタン部品の研削は、摩擦中に接触把持の高い傾向があるため困難です。酸化物の表面膜は摩擦による特定負荷下で容易に破壊されます。摩擦過程で、接触部位で材料が加工される部品から工具に活発に移転します（「把持」）。この現象は、さらにチタン合金の他の性質、例えばより低い熱伝導率、および弾性係数が比較的低い場合の弾性ひずみの増加が影響しています。摩擦面での熱生成により酸化膜が厚くなり、これが再び表面層の強度を向上させます。
ベルトとホイールによる研削
チタン部品の研削では、ベルト研磨と研削ホイールを使用します。工業用合金では、より高い研磨能力を持つ緑色のシリコンカーバイド製の研削ホイールが最も一般的です。これは黒色のシリコンカーバイドよりも硬さと脆さが高く、物理的・機械的特性の安定性も高いです。
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