航空領(lǐng)域離不開(kāi)螺紋工量具规丽，尤其對(duì)螺紋工具有其特殊的使用要求傲须，比如被加工材料為難加工材料、工件精度要求較高惦费、加工中要求高的刀具切削速度兵迅，同時(shí)數(shù)控機(jī)床的大量使用需要相配套的刀具。這些使用特點(diǎn)要求工具企業(yè)開(kāi)發(fā)獨(dú)具特色的解決難加工材料的專(zhuān)用螺紋刀具薪贫。

　　鈦合金已成為航空工業(yè)最重要的工程材料之一恍箭，獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。但是瞧省，鈦合金又是一種典型的難加工材料扯夭，切削性能比較差，而在鈦合金材料上鞍匾，用絲錐攻制內(nèi)螺紋尤其困難交洗，需要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

　　一候学、鈦合金的切削加工性能特點(diǎn)

　　1 鈦合金材料特點(diǎn)

　　鈦及其合金同其他金屬材料比較藕筋，具有3 個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)：比強(qiáng)度高、中溫性能好呕摹、耐腐蝕蒂抒。在室溫下，鈦合金的比拉伸強(qiáng)度為高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的1.26倍二搀、高強(qiáng)度鋁合金的1.38倍先兆。在400～550℃溫度范圍內(nèi)，鈦合金的比持久強(qiáng)度诸恤、比蠕變強(qiáng)度和比疲勞強(qiáng)度都優(yōu)于耐熱不銹鋼爵例。

　　鈦合金從金屬組織上可分為α相鈦合金、β相鈦合金和（α+β）相鈦合金微惦。硬度及強(qiáng)度按α相豌淹、（α+β）相、β相的次序增加，而切削加工性按這個(gè)次序下降措坐。

　　2 鈦合金切削加工特點(diǎn)

　　鈦合金的硬度大于350HBS或300HBS都難進(jìn)行切削加工牢辣，但困難的原因不在于硬度方面，而在于鈦合金本身的力學(xué)拣播、化學(xué)晾咪、物理性能間的綜合，切削加工特點(diǎn)表現(xiàn)為：變形系數(shù)兄洹谍倦；切削溫度高；主切削力小而背向力大泪勒；切屑呈擠裂狀昼蛀，加工表面易生成硬脆變質(zhì)層；粘刀現(xiàn)象嚴(yán)重圆存。

　　3 鈦合金內(nèi)螺紋攻絲特點(diǎn)

　　由于鈦合金的諸多特性曹洽，在鈦合金材料上進(jìn)行內(nèi)螺紋攻絲，是鈦合金切削加工中最困難的工序辽剧，尤其對(duì)于小孔螺紋的加工更加困難，而且離不開(kāi)絲錐攻制税产。主要表現(xiàn)為攻螺紋總扭矩大怕轿，約為45 鋼攻螺紋扭矩的2倍；絲錐刀齒過(guò)快磨損辟拷、崩刃撞羽，甚至被“咬死”而折斷。其主要原因是鈦合金彈性模量太小卒亩，已加工的螺紋表面會(huì)產(chǎn)生很大回彈蚀攘，給絲錐刀齒的側(cè)后面及齒頂后面很大的法向力，從而造成很大的摩擦扭矩划万；加之切削溫度高嘴略、切屑有粘刀現(xiàn)象不易排除、切削液不易到達(dá)切削區(qū)等招蠕；加工表面容易產(chǎn)生應(yīng)力集中卑蚓，并形成硬脆層，被加工螺紋表面質(zhì)量較差倾莽。

　　二径泉、鈦合金內(nèi)螺紋用絲錐的設(shè)計(jì)

　　為滿足航空企業(yè)的專(zhuān)用性要求，解決上述加工問(wèn)題的關(guān)鍵是提高鈦合金內(nèi)螺紋攻絲用絲錐的加工性能板刑，必須對(duì)鈦合金攻絲用絲錐的幾何參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)缰兄，并采取適當(dāng)加工條件。從絲錐的結(jié)構(gòu)形式、刀具參數(shù)方面進(jìn)行改進(jìn)上煤，這都是非常重要的措施休玩，同時(shí)根據(jù)工件螺孔形式、螺孔精度要求楼入、機(jī)床條件等諸多不同的條件設(shè)計(jì)哥捕、選用合適的絲錐。

　　1 絲錐材料的選用

　　采用硬質(zhì)合金作為刀具嘉熊，以提高生產(chǎn)率遥赚。應(yīng)該選用與鈦合金親和力小、導(dǎo)熱性能良好阐肤、強(qiáng)度高的細(xì)晶粒鎢鈷類(lèi)硬質(zhì)合金凫佛。同時(shí)絲錐也可選用高溫性能好的高速鋼：W2Mo9Cr4VCo8（M42）、 W6Mo5Cr4V2AI（501）及粉末冶金高速鋼孕惜。其次愧薛，為提高絲錐的使用性能，還可以對(duì)絲錐表面進(jìn)行涂層強(qiáng)化處理衫画『谅可選用TiAlCN、TiCN树季、TiAIN 垄套、TiN等涂層，涂層后的刀具表面有硬層令叉，耐磨性好沦浆，與被加工材料間的摩擦系數(shù)小，但不降低基體材料的韌性溜帐，刀具的耐用度顯著提高将盾。

　　2 絲錐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

　　在絲錐結(jié)構(gòu)方面，首先應(yīng)提高刀具材料的剛性勃核，好的材料結(jié)合適當(dāng)?shù)娜芯咝问皆偕拍馨l(fā)揮出較好的性能×┠酰可以根據(jù)需要選用直槽絲錐慰奉、跳牙絲錐及修正齒型角絲錐等多種形式。

　⊙醺臁（1）直槽絲錐

　　a.絲錐前角和后角對(duì)其加工性的影響证森。

　　根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的觀察，加工鈦合金時(shí)伴鳖，鈦合金被切削時(shí)易產(chǎn)生彈性變形和彈性恢復(fù)节值，使摩擦力和切削力增大徙硅，刀具磨損加快，被切螺紋精度降低搞疗。絲錐的前刀面崩損嚴(yán)重嗓蘑，多發(fā)生在切削錐上接近導(dǎo)向部分附近，開(kāi)始是單個(gè)螺牙崩掉匿乃，繼而是幾個(gè)螺牙的前刀面連片的崩掉桩皿。這是由于該部位的切削刃接近于螺紋外徑，刀齒變尖幢炸，強(qiáng)度減弱泄隔。當(dāng)前角較大時(shí)，強(qiáng)度減弱更為明顯宛徊，刀刃受力集中在螺齒間部分佛嬉，更易崩損。因此絲錐的合理前角應(yīng)根據(jù)被加工鈦合金材料的加工特性來(lái)選擇闸天，應(yīng)選擇較小前角暖呕，為此選前角為5°左右。

　　后角選擇不當(dāng)對(duì)絲錐崩齒也有一定的影響侧碍，如果切削錐的后角太大雾逢，則絲錐回攻時(shí)未脫落的切屑及已脫落細(xì)小切屑容易從刃瓣背后擠進(jìn)去，而不是被切掉赴仪，與絲錐背面產(chǎn)生強(qiáng)烈的摩擦和擠壓翼养，有時(shí)也會(huì)引起絲錐前刀面的崩損。為了減小摩擦力和摩擦扭矩波寓、避免絲錐粘屑、提高螺紋表面質(zhì)量蝇居，將加工鈦合金用絲錐后角加大為4°～8°报逛。同時(shí)，整個(gè)絲錐牙型面應(yīng)全齒鏟背刮锹，保證齒側(cè)后角為30′～40′任疤。

　　b.普通材料通孔攻絲時(shí)，通常選取絲錐的切削錐長(zhǎng)度L5=2P惯狠，切削錐度Kr=17°丙图，每齒切削厚度ac=P·sinKr/N（N 為齒數(shù)），N =3空猜，P=1時(shí)绽慈，ac=0.09745mm。鈦合金通孔攻絲加工時(shí)辈毯，為降低攻絲切削力坝疼，選取切削錐長(zhǎng)度L5=（10～20）P搜贤。為保證順利導(dǎo)入螺紋底孔，按tanKr=（0.7～0.8）P /L 5 選取切削錐度钝凶，即Kr=4 °～2 °仪芒，每齒切削厚度：N=3，P=1時(shí)耕陷，ac=0.023～0.012mm;每齒切削厚度大幅減少掂名。c. 為了減小摩擦和螺紋孔的擴(kuò)張量，加大校準(zhǔn)部分刀齒后角哟沫，將加工鈦合金用絲錐的倒錐度加大至（0.04～0.08）mm/25mm饺蔑。

　　d.精錐是攻絲加工時(shí)切制出最終完整牙型的精加工刀具，為了提高鈦合金攻絲的螺紋尺寸精度和表面質(zhì)量南用，必須提高精錐的尺寸精度和表面質(zhì)量膀钠，減少切削載荷。

　　e.絲錐的槽形對(duì)加工的影響末径。絲錐容屑槽形狀對(duì)切屑的形狀有很大的影響俺媳，容屑槽應(yīng)能保證切屑的順利卷曲，并且有較大的容屑空間肉棕，對(duì)盲孔攻絲來(lái)說(shuō)驮桐，這一點(diǎn)尤其重要。

　∨濉（2）跳牙絲錐

　　a.為了減小絲錐與工件上已切螺紋的摩擦力寝丹，在直槽絲錐或螺旋槽絲錐工作部分，同一刃瓣上的齒每隔一個(gè)去掉一齒唱撩，再把沿同一螺旋線方向相鄰2刃瓣上去齒的部位做到相互錯(cuò)開(kāi)一個(gè)齒肩堡，這種絲錐就成為跳牙絲錐。由于間隔去掉齒而留出的空間給鈦合金工件的彈性變形留出了空間殃倒，減少了絲錐螺紋表面與工件螺紋表面間的摩擦力都璃，降低了攻絲扭矩并減少了粘牙現(xiàn)象，改善了切削條件梁泞；同時(shí)去掉間隔齒而留出的空間可以容納一部分切削液以舒，使得冷卻充分，降低切削熱慢哈，進(jìn)一步改善了切削條件蔓钟。采用這種改進(jìn)的絲錐加工鈦合金上的螺紋，改善了螺紋的加工卵贱，效果十分明顯滥沫。

　　b.加工跳齒絲錐時(shí)，其去齒形式為：保持切削錐部螺紋不變（即不改變切削圖形和切削厚度）键俱，從切削錐部后的第二個(gè)完整齒開(kāi)始佣谐，將校準(zhǔn)部分構(gòu)成螺旋線的各齒隔一圈去掉一圈肚吏，使絲錐切削條件有所改善，可以避免在校準(zhǔn)部分發(fā)生熔敷現(xiàn)象狭魂。去齒時(shí)罚攀，齒形殘留部分的最大直徑，約等于絲錐小徑或允許大于小徑0.1mm雌澄，最好不大于攻絲前的底孔直徑斋泄。應(yīng)注意避免砂輪碰到兩側(cè)齒形的齒面。

　　c.同時(shí)還應(yīng)注意略雪，應(yīng)在絲錐去齒前用三針測(cè)量中經(jīng)癌蚂，否則就難以測(cè)量。因?yàn)檎也坏郊扰c絲錐在中經(jīng)線附近相切摩赎，又與去齒后殘留齒形不相碰的標(biāo)準(zhǔn)三針在策。

 航空領(lǐng)域鈦合金內(nèi)螺紋用絲錐的設(shè)計(jì) 
 
 
　　（3）修正齒型角絲錐

　　a.普通絲錐的牙形角與被加工螺紋型面牙型角相等隘唁。這樣絲錐側(cè)刃的隙角為0敌灰，切削鈦合金工件時(shí)，由于彈性變形和彈性恢復(fù)杏疑，使得絲錐側(cè)刃與工件摩擦較大甥晦，切削扭矩較大。為改善這種情況参枯，可采用修正齒形角絲錐敢亥。

　　修正齒型角絲錐的牙型角小于被加工螺紋的牙型角，即當(dāng)螺紋牙型角為60°時(shí)辩溢，修正齒型角絲錐的牙型角一般取為55°梳命。由于絲錐采用55°齒型角在加工60°牙型角螺紋時(shí)，可保證絲錐和工件牙型間有足夠的側(cè)隙角状勤，用于改善工件的彈性變形和彈性恢復(fù)鞋怀，以減少摩擦使切削力下降。

　　b.絲錐螺紋部分的錐度荧降。

　　修正齒形角絲錐的牙型角小于被加工螺紋的牙型角，通過(guò)理論分析攒读，為了使絲錐加工出正確的被加工螺紋牙型朵诫，必須使絲錐每個(gè)切削齒的齒尖均落在被加工螺紋的牙型面上。為此薄扁，在磨制絲錐齒形時(shí)剪返，須將絲錐切削錐上的最后一個(gè)齒高于第一個(gè)齒，使切削錐各齒抬到同一平面來(lái)磨削邓梅，使得絲錐切削錐部螺紋型面有一個(gè)逐漸增大的較大的錐度脱盲，也就是要求的反向錐度邑滨，這點(diǎn)是修正齒形角絲錐與普通絲錐最大的不同，普通絲錐切削錐部螺紋型面是一個(gè)逐漸減小的錐度钱反。在加工鈦合金時(shí)切削錐角取6°掖看，修正齒形角絲錐的反向錐角可為39′。

　　c.絲錐的螺紋中徑冷泵。

　　絲錐磨出反向錐度后馁捌，每個(gè)齒的中徑都是不相同的，一般都測(cè)量第一個(gè)校準(zhǔn)齒的中徑傀脑，采用55°角用三針測(cè)量往蚕。加工鈦合金時(shí)中徑的計(jì)算式為：d20=d2-0.07P。

　　這種絲錐是將螺紋的成形原理由標(biāo)準(zhǔn)絲錐的成形法改為漸成法茅苏，采用此種絲錐在鈦合金上攻螺紋時(shí)纱栓，與普通絲錐相比，切削扭矩可減小30%～35%;與跳牙絲錐比較推兄，可減小20%～25%. 這種絲錐精度要求高韭惧，制造比較復(fù)雜。

　　3 實(shí)際使用中的注意事項(xiàng)

　　攻鈦合金螺紋時(shí)罢令，切削液的選用是否恰當(dāng)非常重要林狈。一般以含CI、P的切削液效果較好媒埃，但用含CI極壓切削液后必須清洗零件菜碌，以防止晶間腐蝕。

　　鈦合金攻螺紋時(shí)底孔直徑的選取尤為重要题山，可按牙高率（螺孔實(shí)際牙型高度與理論牙型高度的比值的百分率）不超過(guò)70%為依據(jù)來(lái)選取底孔直徑大欣挤邸：小直徑和粗牙螺紋牙高率可小些，攻螺紋深度小于螺紋基本直徑時(shí)可適當(dāng)加大壓高率顶瞳。牙高率過(guò)大會(huì)增大攻螺紋扭矩玖姑、甚至折斷絲錐。

　　三慨菱、結(jié)束語(yǔ)

　　作為中國(guó)航空工業(yè)唯一的螺紋工量具科研焰络、生產(chǎn)專(zhuān)業(yè)化企業(yè)，致力于航空航天等軍工用螺紋工量具的研發(fā)符喝、制造闪彼、檢測(cè)與試驗(yàn)，針對(duì)航空航天行業(yè)加工鈦合金协饲、高溫合金用的螺紋工具畏腕，陜西航空宏峰精密機(jī)械工具公司已積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)技術(shù)改造后引進(jìn)的世界上先進(jìn)的高精度數(shù)控機(jī)床茉稠，以及部分進(jìn)口的檢測(cè)設(shè)備構(gòu)建了良好的平臺(tái)描馅，保證了航空航天企業(yè)螺紋聯(lián)結(jié)的使用需求把夸。公司還將繼續(xù)加大技術(shù)創(chuàng)新力度，充分利用企業(yè)加工優(yōu)勢(shì)脸夸，只有研發(fā)設(shè)計(jì)出難加工材料適用的刀具尉武，才能成為現(xiàn)代航空航天制造企業(yè)的首選刀具供應(yīng)商。
 
 

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開(kāi)資料來(lái)源于互聯(lián)網(wǎng)米法，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享僧憾，并不代表本站贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)，也不構(gòu)成任何其他建議短户。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布荐呵、編輯整理上傳，對(duì)此類(lèi)作品本站僅提供交流平臺(tái)唇锡，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)蔬聚。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻、圖片矗绅、文字如涉及作品版權(quán)問(wèn)題墙违，請(qǐng)第一時(shí)間告知，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容叼枝，以保證您的權(quán)益诽表！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。