S類鈦與耐熱合金加工指南：鈦合金、Inconel ｜ CNC57

鈦與耐熱合金是 ISO 513 中的 S 群（刀片色標：棕），包含鈦合金、鎳基（Inconel）與鈷基超合金，廣用於航太、能源、生醫等高階領域。它們是六大群中最難加工的一群，麻煩集中在：導熱差使熱量集中刀尖、刀尖高溫；加工硬化嚴重；高溫強度高、切削力大；鈦還有化學活性高、細屑易起火的問題。本文整理各類材料的特性、代表牌號與選刀方向；分類總覽見〈ISO 被削材分類總論〉。

鈦與耐熱合金的種類與加工性

三者都「難」，但重點略有不同：鈦合金導熱差、化學活性高、彈性模數低（易顫振），重點是大量冷卻與高剛性、銳利刃；鎳基（Inconel）加工硬化與磨耗最嚴重，需低速、大量冷卻並避免停留；鈷基超合金幾乎是極限難切料，以耐磨刀具與穩定低速為主。

鈦與耐熱合金加工三要點

• 低導熱・刀尖高溫：熱量無法靠切屑帶走、集中在刀尖，造成熱磨耗與塑性變形——必須降低切削速度、大量（高壓）冷卻保護刃口。
• 加工硬化：表層快速硬化（比不鏽鋼更甚），不可停留、要切過硬化層、持續進給；每刃進給要足夠，勿在硬化層上摩擦。
• 高剛性・銳利刃：切削力大、鈦彈性模數低易顫振——用高剛性夾持、短懸伸、銳利刃口、優先順銑。
• 鈦的起火風險：鈦化學活性高，細屑與粉末易燃，務必充分冷卻、勿讓細屑堆積，並做好防護。

刀具材質與塗層方向

鈦合金以銳利的微粒鎢鋼＋大量高壓冷卻為主，塗層可用 AlTiN／TiAlN（或無塗層）；鎳基超合金需低速、大量冷卻、高剛性，粗加工可用陶瓷（SiAlON）高速去料、精加工用鎢鋼；鈷基以耐磨刀具穩定切削。塗層與材質的完整選擇，請見〈切削刀具材料分類〉。

切削策略要點

• 低切削速度、大量高壓冷卻：把熱帶離刀尖，是 S 群成敗關鍵。
• 持續進給、勿停留：避免加工硬化與刀口摩擦；採固定刃口接觸、圓弧切入降低衝擊。
• 高剛性：短懸伸、剛性夾治、銳利刃口降低切削力與顫振。
• 具體 v_c／f_z 數值請參閱〈立銑刀切削條件計算指南〉。