全体として、チタン合金の加工の難しさは、次の 4 つの主要な理由に起因すると考えられます。これらの要因が相互に作用して、工具寿命の短縮、加工効率の低さ、コストの高さをもたらします。
中核難易度 1: 熱伝導率が悪い - 「熱が放散できず、工具が焼き切れてしまう」
問題の説明: チタン合金の熱伝導率は非常に低く、鋼の約 1/5、アルミニウムの約 1/16 です。これは、切削プロセス中に発生する大量の熱を切りくずやワークピースを通して迅速に放散することができないことを意味します。
直接的な影響: 切削熱の最大 80% が工具の狭い刃先に蓄積し、先端の局所的な温度が非常に高くなります (切削速度が低い場合でも、軽く 1000 度を超える可能性があります)。高温により工具素材が急速に軟化し、急速な摩耗や欠けが発生します。これが切削速度の増加を制限する主な理由です。
主な課題 2: 高い化学反応性と親和性 - 「工具の接着、工具材料の引き剥がし」
問題の説明: チタンは高温での化学反応性が高く、ほとんどの工具材料 (特に超硬合金のコバルト) と容易に反応し、その結果「親和性」が生じます。
直接的な結果: これにより、深刻な「蓄積エッジ摩耗」と「拡散摩耗」が発生します。{0}溶けたチタンは工具の表面に「のり」のように張り付き、切りくずを払いながら少しずつ工具素材を引き剥がします。これにより、切削速度の上昇が制限され、工具の異常故障が発生します。
主な課題 3: 高温強度を維持しながら高強度を実現- - 「硬くて丈夫で、巨大な切削抵抗を伴う」
問題の説明: チタン合金は非常に高い強度対重量比を持っています。--さらに重要なことは、それらは高温でも非常に高い強度と硬度を維持することです（つまり、優れた「高温強度」または「熱強度」を備えています）。普通鋼を加工する場合、切断ゾーンで発生する熱により材料が柔らかくなり、切断が容易になります。ただし、チタン合金は高温でも「頑丈」なままです。
直接的な結果: 非常に高い切削抵抗が必要となるため、切削工具自体に非常に高い強度と靭性が要求されます。そうしないと、欠けや破損が発生する可能性があります。また、巨大な切削抵抗により、工作機械のパワーとプロセス システムの剛性にも高い要求が課せられます。
主な難易度 4: 低弾性率 - 「工具のたわみ、振動、加工精度の確保が困難」
問題の説明: チタン合金は弾性率が比較的低いため、「より柔らかく」剛性が低いことを意味します。
直接的な影響: 工具のたわみ: 切削力がかかると、ワークピース (特に薄肉部品) が弾性変形しやすくなり、加工後に跳ね返って実際の切り込み深さが設定値より小さくなり、加工精度と寸法安定性に影響します。振動とびびり: 切削振動が誘発されやすく、表面品質に影響を与えるだけでなく、工具が交互応力にさらされ、早期チッピングにつながります。
逃げ面摩耗の増加: 加工面では弾性回復により工具の逃げ面と強い摩擦が発生し、逃げ面摩耗が加速します。
