滾壓法是一種塑性加工工藝邪码，它在不破壞金屬纖維的前提下谢揪，使金屬體作出塑性位移扭弧，做到無切屑使金屬成形阎姥，這樣既能改善被加工螺紋的機械性能，也大大節(jié)約了航空航天零件用的特殊材料鸽捻。

　　由于航空航天領域的零件一般采用熱強度高收班、熱穩(wěn)定性好、抗腐蝕性強的高溫合金猎荠、鈦及其合金官套、不銹鋼等材料。這些材料的顯著特點是比強度高删咱、熱強性好屑埋、耐蝕性能好、化學活性大凭坪、導熱性能差肤俱、彈性模量小，都屬于難加工材料连谁，其切削加工特點為變形系數(shù)小绸搞、切削變形大、加工硬化傾向大醋皂、切削力大亭结、切削溫度高、刀具易磨損辖芍、表面質(zhì)量和精度不易保證臀嘱。航空航天零件的連接形式多種多樣，螺紋是其中重要的一種連接形式。常用的螺紋連接廣泛使用的是MJ加強螺紋嘴父，要求外螺紋工件牙底為加大圓弧的加強螺紋杂蒙，而且經(jīng)淬火后滾壓螺紋，采用這樣的螺紋可以得到較高的螺栓機械性能企悦。

　　航空航天MJ加強外螺紋的最佳解決方案

　　對航空航天鈦合金台腥、高溫合金MJ加強外螺紋而言，通用刀具已不能很好地滿足零件的使用要求绒北，而需要從設計黎侈、制造等環(huán)節(jié)提供最佳加工方案，其中涉及到選擇刀具材料闷游、改進刀具工藝蜓竹、選擇合適的切削速度等。滾壓法是一種塑性加工工藝储藐，它在不破壞金屬纖維的前提下俱济，使金屬體作出塑性位移，做到無切屑使金屬成形钙勃，這樣既能改善被加工螺紋的機械性能蛛碌，也大大節(jié)約了航空航天零件用的特殊材料。外螺紋零件經(jīng)滾壓塑性變形后辖源，其強度和硬度都有所提高蔚携，而塑性則有所降低，螺紋部分的金屬纖維沒有被切斷克饶，只是沿螺紋牙型發(fā)生了變形那辰。經(jīng)過滾壓的零件材料，材質(zhì)比較致密玲侧，且表面產(chǎn)生冷作硬化層绑燃，并存在殘余壓應力，因而滾壓后零件的耐磨性有比較大的提高符破，螺紋的疲勞強度可提高20%~40%.經(jīng)過滾壓的零件出毁，螺紋表面的粗糙度也大大提高，優(yōu)異的表面質(zhì)量可提高螺紋的循環(huán)強度瞭阔。材料發(fā)生塑性變形后管剂，隨著變形程度的增大，強度越來越高撵靴，因此滾壓出來的螺紋崇槽，其抗拉強度可提高20%~30%,抗剪強度提高5%.同時，MJ加強外螺紋對強度要求較高招砌，采用金屬塑性變形原理滾壓螺紋的方法較好地解決了牙底為加大圓弧這一難題秆廉。因此航空航天企業(yè)鈦合金、高溫合金MJ加強外螺紋零件加工的最佳刀具應選用滾絲輪。

　　滾絲輪的設計及使用要點

　　1 鈦合金移必、高溫合金MJ外螺紋特點

　　（1） 零件材料通常為難加工材料毡鉴，如鈦合金和高溫合金崔泵。

　　（2） 螺紋與普通螺紋唯一的區(qū)別是外螺紋采用了大圓弧牙底猪瞬，牙底為連續(xù)憎瘸、光滑的曲線，曲線上圓弧的半徑最大為0.18P.

　〕率荨（3） 螺紋精度要求較高幌甘，公差帶選用普通螺紋4h6h、4g6g,在中徑公差范圍內(nèi)痊项，螺距誤差锅风、半角誤差、圓度誤差鞍泉、錐度誤差以及其他任何影響螺紋形狀的誤差所對應的中徑當量總和皱埠，不得超出中徑公差之半。螺距極限偏差ΔP =0.4Td2/1.7321,半角極限偏差Δa/2= arctan（0.3Td2/1.125P）咖驮。

　　2 滾絲輪的設計

　》痢（1） 刀具材料。首先應選用性能良好的刀具材料市口。W6Mo5Cr4V2具有良好的硬性和韌性瘸拳，淬火后表面硬度可達HRC64~66,是一種廣泛應用的含鉬低鎢高速工具鋼。W6Mo5Cr4V2Al（501）是一種含鋁的超硬高速鋼穗俩，在600℃時的高溫硬度也達到HR C54,保留較高的強度和韌性眠乏，具有優(yōu)良的切削性能，在多數(shù)場合其切削性能與M42鋼相同熏祝，應用較廣炮罩。加工鈦合金、高溫合金MJ外螺紋余二，選用W6Mo5Cr4V2Al（501） 較好圃匙，硬度控制在HRC65~67,既能有效滿足工件要求，又可保證滾絲輪具有較好的壽命秕肌。

　⊙椎拧（2） 滾絲輪的外形結構。常用滾絲機主軸有：φ45好唯、φ54竭沫、φ75、φ80及部分特殊直徑主軸，由滾絲機型號選取滾絲輪的直徑范圍蜕提，確定具體螺紋頭數(shù)森书，厚度可根據(jù)零件螺紋部分長度制成單邊或雙邊使用。

　　滾絲輪牙型設計

　　零件采用MJ加強螺紋時谎势，外螺紋圓弧形牙底可大大減小應力集中凛膏，從而增加零件的疲勞壽命，可提高疲勞壽命兩倍多脏榆。因此要求滾絲輪齒頂一定要加工成圓弧狀猖毫，圓弧必須轉接圓滑，不能有尖點出現(xiàn)须喂，其大小要保證滾壓的零件牙底圓弧半徑為0.15~0.18P,因為考慮到經(jīng)過滾壓的外螺紋工件的牙底圓弧要小于滾絲輪的牙頂圓弧吁断，所以滾絲輪齒頂圓弧和倒角圓弧規(guī)定為0.16~0.18P.在實際加工中，當滾壓力消除后坞生，材料會發(fā)生彈性恢復仔役，零件螺紋牙頂圓弧將變大，牙底圓弧將變小翁写，特別是外螺紋零件為鈦合金痪猛、高溫合金等難加工材料時，其彈性模數(shù)較低居截，彈性變形的傾向大算换，易產(chǎn)生彈性變形和彈性恢復，而且每種材料的彈性恢復程度各不相同六呼，相應的滾壓用滾絲輪牙頂圓弧要求也不同客惨，因此滾絲輪齒頂圓弧和倒角圓弧還需要進行修正，才能保證工件牙型的圓弧要求刨税。經(jīng)過試驗践赁，滾壓鈦合金時，材料的彈性恢復在0.005~0.012mm之間筏所；滾壓高溫合金時胧扇，材料的彈性恢復在0~0.005mm之間。 因 此 滾壓鈦合金時蜀悯，滾絲輪齒頂圓弧和倒角圓弧需要修正為 0.17~0.185P;滾壓高溫合金時牢贸，滾絲輪齒頂圓弧和倒角圓弧需要修正為0.165~0.18P.滾絲輪的齒形尺寸確定為：上齒高=H/2-5H/24=0.433P-0.180P=0.253P（比普通螺紋0.289P齒高減少），公差為滾絲輪圓弧取最小0.16P時镐捧，即取為+0.02P.滾壓鈦合金潜索、高溫合金時，根據(jù)修正后的圓弧大小確定適當?shù)纳淆X高及公差懂酱。下齒高與普通螺紋相同=H/2-H/8=0.433P-0.108P=0.325P.同理竹习，滾壓后零件牙型角也發(fā)生收縮誊抛，MJ螺紋的中徑公差精度等級較高，要求比較嚴格整陌，因此牙型角變化也應考慮拗窃。為保證螺紋工件的精度，對滾絲輪的螺距及半角也規(guī)定了誤差范圍泌辫，螺距誤差取為0.25 Td2中徑當量值随夸，ΔP=0.25Td2/1.7321,占工件誤差的62.5%,半角誤差的中徑當量值取為0.12Td2,+Δa/2=arctan（0.12Td2/0.75P），-Δa/2=arctan（0.12Td2/1.5P）甥郑，占工件誤差的30%.其他按0.2Td2給出，三部分綜合為0.45Td2,不超出0.5Td2.滾絲輪還必須作倒角荤西，否則在滾壓時會損壞滾絲輪邊緣的螺紋澜搅，尤其是滾壓高強度和硬質(zhì)材料時更為顯著。倒角的大小應滿足MJ螺紋首尾中所規(guī)定的螺紋收尾長度的要求饲肪，還考慮滾絲輪的壽命及避免崩齒屋犯，所以選用倒角為16°，寬度為1.3~1.5P.有了設計良好的滾絲輪塔苦，為了保證取得好的滾壓效果滑期，在使用中還須注意幾點 :

　　（1） 滾壓前坯件直徑的合理選取医窖。滾壓難加工材料坯件直徑d1=d-0.67P,由公式計算出的滾壓前坯件直徑是近似的账阳，大多數(shù)要根據(jù)滾壓后的螺紋實際中徑情況，通過試驗進行修正蔽树。特別是鈦合金狡氏、高溫合金材料機械性能不同，對滾壓螺紋影響較大碗挟，對精度要求較高的MJ螺紋影響也比較顯著伍毙。

　　（2） 難加工材料滾壓螺紋時速度隨材料和材料強度的不同而不同竞谒，滾壓鈦合金丐重、高溫合金等難加工材料時，滾絲輪速度比滾壓普通鋼的低杆查，鈦合金扮惦、高溫合金的相對延伸率δ5=10%~20%,滾絲輪滾壓螺紋時速度為7~12m/min.

　　（3） 嚴格控制滾壓過程亲桦，采用正確的滾壓方法和采用剛性好径缅、精度高的設備，否則螺紋表面將出現(xiàn)皺紋烙肺、摺痕纳猪、劃傷氧卧、裂紋、斷裂氏堤，滾壓工具的壽命也很低沙绝，除了滾壓工具的壽命會急劇降低外，滾壓后的工件螺紋對應力集中比較敏感鼠锈，還將使工件螺紋過早地疲勞損壞闪檬。

　　滾絲輪的發(fā)展方向

　　作為中國航空領域唯一的螺紋工量具科研、生產(chǎn)專業(yè)化企業(yè)购笆，陜西宏峰長期致力于軍工用螺紋工量具的研發(fā)坐署、制造、檢測與試驗挥挚。針對生產(chǎn)航空航天行業(yè)加工鈦合金玻岳、高溫合金的MJ加強外螺紋用滾絲輪，積累了豐富的經(jīng)驗卜伟，嚴格生產(chǎn)别孵、加工、檢測過程米原，保證了航空航天企業(yè)螺紋工件牙底為加強螺紋的連接使用需求葛窜。同時利用企業(yè)加工優(yōu)勢，解決了航空航天企業(yè)大量使用的用于加工鈦合金用的環(huán)槽鉚釘用專用滾絲輪虹悄。為了更好地服務于航空航天企業(yè)珊侍，我公司還將繼續(xù)加大技術創(chuàng)新力度，因為只有研發(fā)設計出難加工材料適用的刀具场魏，才能成為現(xiàn)代航空航天制造企業(yè)的首選刀具供應商晒淮。

　　國內(nèi)快速發(fā)展的高速切削技術，在切削原理上是對傳統(tǒng)切削認識的突破姓迅，在切削機理上與常規(guī)切削不一樣敲霍，有其自身的特點及適用范圍。目前國內(nèi)外用于超高速切削的刀具材料中丁存，適用于鈦合金加工的主要有高性能高速鋼肩杈、粉末高速鋼、YG類硬質(zhì)合金解寝、聚晶金剛石PCD和立方氮化硼等扩然。

　　將高速切削技術及刀具材料用于鈦合金外螺紋的加工，應從技術聋伦、機床支承及輔助單元制造技術夫偶、加工測試技術等諸多因素尋求刀具與鈦合金的最佳匹配。解決好加工鈦合金的難題觉增，既保證了加工質(zhì)量又大幅度提高了生產(chǎn)率兵拢，具有良好發(fā)展前景翻斟。超高速切削技術用于難加工材料的加工正在逐漸成熟，但如何進一步完善超高速切削鈦合金的滾壓加工技術還有待進一步研究的課題说铃。

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