今日の製造業において、チタンとその合金は、航空宇宙、医療、自動車、銃器の用途で定番となっています。 この人気のある金属は、錆びや化学薬品に強く、リサイクル可能で、重量の割に非常に強いという特徴があります。
チタンの種類
チタンは、いくつかの追加合金と同様に、ほぼ40のASTM等級を含む多くの種類で利用可能です。 等級1から4は商業的な純チタンとみなされ、極限引張強度の要件は様々です。 グレード5（Ti6Al4VまたはTi6-4）は最も一般的な組み合わせで、6％のアルミニウムと4％のバナジウムが合金化されています。 チタンとその合金はしばしば一緒にまとめられますが、理想的な加工方法を決定する前に注意しなければならない、いくつかの重要な違いがあります。
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チタンの懸念
ワークホールディング
チタンは一般的な鋼よりも望ましい材料特性を持っているかもしれませんが、より柔軟に振る舞い、他の金属ほど硬くないこともしばしばです。 そのため、チタン製のワークにはしっかりとしたグリップが必要であり、可能な限り剛性の高いマシンセットアップが求められます。 また、切削の中断を避け、ワークと接触している間は常に工具を動かしておくことも重要なポイントです。 ドリルで開けた穴に留まったり、プロファイルされた壁の横で工具を止めたりすると、工具がこすれて余分な熱が発生し、材料が硬化し、工具の早期摩耗を引き起こします。
発熱
熱は強敵で、速度と送りを選ぶときは発熱も考慮しなければなりません。 チタンの商業的な純グレードは、その合金のほとんどよりも柔らかく、滑らかですが、合金元素の添加は、一般的にチタンの硬度を上げます。 そのため、発熱と工具の摩耗に関する懸念が高まります。 より大きなチップロードを維持し、不必要な摩擦を避けることは、より硬いチタン合金の工具性能を助け、生成される加工硬化の量を最小限に抑えることができます。 低回転数を選択し、より大きなチップロードと組み合わせることで、より高速なオプションと比較して、温度を大幅に低減することができます。 伝導性が低いため、温度を最低限に抑えることで、工具への負担を軽減し、摩耗を減らすことができます。 高圧クーラントの使用も、チタン加工時の発熱を抑える効果的な方法です。
三菱エボ用にチタンでカスタムメイドされたカムシャフトカバーです。
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ギャリングとビルトアップエッジ
次に考えられるハードルは、チタンは切削工具に付着する傾向が強く、ビルトアップエッジが発生することです。 これは厄介な問題ですが、切削面に直接高圧のクーラントを大量にかけることで軽減されます。 目標は、切りくずをできるだけ早く除去して再切削を防ぎ、フルートを清潔に保ち、切りくずを排除することである。 チタンの商業的な純度の高いグレードでは、その「グミ」の性質により、ギャリングが大きな懸念事項となっています。
Titanium Solutions
チタンとその合金を加工する際の主な懸念は変わるかもしれませんが、それを軽減するための方法はある程度一定しています。 主な考え方は、かじり、発熱、加工硬化、ワークや工具のたわみを避けることです。 高圧で大量のクーラントを使用し、速度を低くして送りを大きくし、ワークと接触しているときは工具を動かし続け、できるだけ剛性の高いセットアップを使用します。
さらに、適切な工具コーティングを選択すると、仕事を成功させるのに役立ちます。 チタン加工では高熱が発生するため、その温度に対応できるコーティングを施すことが、加工中の性能を維持するための鍵となります。 また、適切なコーティングは、カジリを回避し、切り屑を効果的に排出するのに役立ちます。 ハービーツールの窒化アルミニウム（AlTiN Nano）のようなコーティングは、高温で酸化膜を生成し、工具の潤滑性を高めます。
チタンとその多くの合金がさまざまな産業で使われ続けるにつれ、この難しい材料の加工を任される機械工が増えています。
