航空領(lǐng)域離不開螺紋工量具苔巍，尤其對螺紋工具有其特殊的使用要求畅廷，比如被加工材料為難加工材料鸵安、工件精度要求較高觅冈、加工中要求高的刀具切削速度，同時數(shù)控機床的大量使用需要相配套的刀具昵慌。這些使用特點要求工具企業(yè)開發(fā)獨具特色的解決難加工材料的專用螺紋刀具假夺。
硬質(zhì)合金已成為航空工業(yè)最重要的工程材料之一淮蜈，獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。但是已卷，鈦合金又是一種典型的難加工材料梧田，切削性能比較差，而在合金材料上侧蘸，用絲錐攻制內(nèi)螺紋尤其困難裁眯，需要進行優(yōu)化設(shè)計。

合金的切削加工性能特點
1 硬質(zhì)合金材料特點
同其他金屬材料比較讳癌，具有3 個顯著的優(yōu)點：比強度高穿稳、中溫性能好、耐腐蝕晌坤。在室溫下逢艘，鈦合金的比拉伸強度為高強度結(jié)構(gòu)鋼的1.26倍、高強度鋁合金的1.38倍骤菠。在400~550℃ 溫度范圍內(nèi)它改，鈦合金的比持久強度、比蠕變強度和比疲勞強度都優(yōu)于耐熱不銹鋼刃傻。
鈦合金從金屬組織上可分為α相鈦合金引苇、β相鈦合金和(α+β)相鈦合金。硬度及強度按α相属缚、(α+β)相体咽、β相的次序增加，而切削加工性按這個次序下降隧鸠。
2金切削加工特點
硬質(zhì)合金的硬度大于350HBS或300HBS都難進行切削加工飒迅，但困難的原因不在于硬度方面，而在于鈦合金本身的力學懊玖、化學泌弧、物理性能間的綜合，切削加工特點表現(xiàn)為：變形系數(shù)小;切削溫度高;主切削力小而背向力大;切屑呈擠裂狀力鹰，加工表面易生成硬脆變質(zhì)層;粘刀現(xiàn)象嚴重翻框。
3 合金內(nèi)螺紋攻絲特點
由于合金的諸多特性，在鈦合金材料上進行內(nèi)螺紋攻絲腺首，是硬質(zhì)合金切削加工中最困難的工序信粮，尤其對于小孔螺紋的加工更加困難，而且離不開絲錐攻制趁啸。主要表現(xiàn)為攻螺紋總扭矩大强缘，約為45 鋼攻螺紋扭矩的2倍;絲錐刀齒過快磨損、崩刃不傅，甚至被“咬死”而折斷旅掂。其主要原因是鈦合金彈性模量太小赏胚，已加工的螺紋表面會產(chǎn)生很大回彈，給絲錐刀齒的側(cè)后面及齒頂后面很大的法向力商虐，從而造成很大的摩擦扭矩;加之切削溫度高觉阅、切屑有粘刀現(xiàn)象不易排除、切削液不易到達切削區(qū)等;加工表面容易產(chǎn)生應(yīng)力集中秘车，并形成硬脆層典勇，被加工螺紋表面質(zhì)量較差。
硬質(zhì)合金內(nèi)螺紋用絲錐的設(shè)計
為滿足航空企業(yè)的專用性要求鲫尊，解決上述加工問題的關(guān)鍵是提高合金內(nèi)螺紋攻絲用絲錐的加工性能痴柔，必須對合金攻絲用絲錐的幾何參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)計，并采取適當加工條件模博。從絲錐的結(jié)構(gòu)形式、刀具參數(shù)方面進行改進鹤仲，這都是非常重要的措施攘调，同時根據(jù)工件螺孔形式、螺孔精度要求壕赘、機床條件等諸多不同的條件設(shè)計拾哈、選用合適的絲錐。
1 絲錐材料的選用
采用硬質(zhì)合金作為刀具铐儡，以提高生產(chǎn)率染痊。應(yīng)該選用與鈦合金親和力小、導(dǎo)熱性能良好庆葱、強度高的細晶粒鎢鈷類硬質(zhì)合金组救。同時絲錐也可選用高溫性能好的高速鋼：W2Mo9Cr4VCo8(M42)、 W6Mo5Cr4V2AI(501)及粉末冶金高速鋼胚高。其次辰车，為提高絲錐的使用性能，還可以對絲錐表面進行涂層強化處理抛虏〔┢洌可選用TiAlCN、TiCN迂猴、 TiAIN 慕淡、TiN等涂層，涂層后的刀具表面有硬層沸毁，耐磨性好峰髓，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以清，刀具的耐用度顯著提高儿普。
2 絲錐結(jié)構(gòu)的設(shè)計
在絲錐結(jié)構(gòu)方面崎逃，首先應(yīng)提高刀具材料的剛性，好的材料結(jié)合適當?shù)娜芯咝问矫己ⅲ拍馨l(fā)揮出較好的性能个绍。可以根據(jù)需要選用直槽絲錐浪汪、跳牙絲錐及修正齒型角絲錐等多種形式巴柿。
(1)直槽絲錐。
a.絲錐前角和后角對其加工性的影響书吗。
根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場的觀察栓属，加工鈦合金時，鈦合金被切削時易產(chǎn)生彈性變形和彈性恢復(fù)女践，使摩擦力和切削力增大周矢，刀具磨損加快，被切螺紋精度降低盹斟。絲錐的前刀面崩損嚴重沟赏，多發(fā)生在切削錐上接近導(dǎo)向部分附近，開始是單個螺牙崩掉焰垄，繼而是幾個螺牙的前刀面連片的崩掉提钟。這是由于該部位的切削刃接近于螺紋外徑，刀齒變尖藐檀，強度減弱锻转。當前角較大時，強度減弱更為明顯晨墓，刀刃受力集中在螺齒間部分稽羔，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選擇猾瘸，應(yīng)選擇較小前角界赔，為此選前角為5°左右。
后角選擇不當對絲錐崩齒也有一定的影響牵触，如果切削錐的后角太大淮悼，則絲錐回攻時未脫落的切屑及已脫落細小切屑容易從刃瓣背后擠進去，而不是被切掉揽思，與絲錐背面產(chǎn)生強烈的摩擦和擠壓袜腥，有時也會引起絲錐前刀面的崩損。為了減小摩擦力和摩擦扭矩钉汗、避免絲錐粘屑羹令、提高螺紋表面質(zhì)量，將加工鈦合金用絲錐后角加大為 4°~8°损痰。同時福侈，整個絲錐牙型面應(yīng)全齒鏟背酒来，保證齒側(cè)后角為30′~40′。
b.普通材料通孔攻絲時肪凛，通常選取絲錐的切削錐長度L5=2P详鲜，切削錐度Kr=17°，每齒切削厚度ac=P·sinKr/N(N 為齒數(shù))邦霸，N =3丹蛀，P=1時，ac=0.09745mm幕封。鈦合金通孔攻絲加工時春陆，為降低攻絲切削力，選取切削錐長度L5=(10~20)P铁磕。為保證順利導(dǎo)入螺紋底孔怠写，按tanKr=(0.7~0.8)P /L 5 選取切削錐度，即Kr=4 °~2 °剖宪，每齒切削厚度：N=3蹋烂，P=1時，ac=0.023~0.012mm;每齒切削厚度大幅減少威沙。c. 為了減小摩擦和螺紋孔的擴張量，加大校準部分刀齒后角柬乓，將加工鈦合金用絲錐的倒錐度加大至(0.04~0.08)mm/25mm攘活。
d.精錐是攻絲加工時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)量玄呛，必須提高精錐的尺寸精度和表面質(zhì)量阅懦，減少切削載荷。
e.絲錐的槽形對加工的影響徘铝。絲錐容屑槽形狀對切屑的形狀有很大的影響耳胎，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惕它，對盲孔攻絲來說怕午，這一點尤其重要。
(2)跳牙絲錐淹魄。
a.為了減小絲錐與工件上已切螺紋的摩擦力郁惜，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去掉一齒甲锡，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開一個齒兆蕉，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缤沦，減少了絲錐螺紋表面與工件螺紋表面間的摩擦力虎韵，降低了攻絲扭矩并減少了粘牙現(xiàn)象巷况，改善了切削條件;同時去掉間隔齒而留出的空間可以容納一部分切削液，使得冷卻充分扣飘，降低切削熱诵捏，進一步改善了切削條件。采用這種改進的絲錐加工鈦合金上的螺紋购具，改善了螺紋的加工榛青，效果十分明顯。
b.加工跳齒絲錐時惯醇，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)曙惋，從切削錐部后的第二個完整齒開始，將校準部分構(gòu)成螺旋線的各齒隔一圈去掉一圈款野，使絲錐切削條件有所改善妙声，可以避免在校準部分發(fā)生熔敷現(xiàn)象。去齒時侮增，齒形殘留部分的最大直徑年铝，約等于絲錐小徑或允許大于小徑 0.1mm，最好不大于攻絲前的底孔直徑月腋。應(yīng)注意避免砂輪碰到兩側(cè)齒形的齒面蟀架。
c.同時還應(yīng)注意，應(yīng)在絲錐去齒前用三針測量中經(jīng)榆骚，否則就難以測量片拍。因為找不到既與絲錐在中經(jīng)線附近相切，又與去齒后殘留齒形不相碰的標準三針妓肢。
(3)修正齒型角絲錐捌省。
a.普通絲錐的牙形角與被加工螺紋型面牙型角相等。這樣絲錐側(cè)刃的隙角為0碉钠，切削鈦合金工件時纲缓，由于彈性變形和彈性恢復(fù)，使得絲錐側(cè)刃與工件摩擦較大喊废，切削扭矩較大祝高。為改善這種情況，可采用修正齒形角絲錐操禀。
修正齒型角絲錐的牙型角小于被加工螺紋的牙型角褂策，即當螺紋牙型角為60°時，修正齒型角絲錐的牙型角一般取為55°颓屑。由于絲錐采用55°齒型角在加工 60°牙型角螺紋時般六，可保證絲錐和工件牙型間有足夠的側(cè)隙角，用于改善工件的彈性變形和彈性恢復(fù)，以減少摩擦使切削力下降铲苹。
b.絲錐螺紋部分的錐度彰饭。
修正齒形角絲錐的牙型角小于被加工螺紋的牙型角，通過理論分析镐刽，為了使絲錐加工出正確的被加工螺紋牙型肤贮，必須使絲錐每個切削齒的齒尖均落在被加工螺紋的牙型面上。為此汪阱，在磨制絲錐齒形時搭艺，須將絲錐切削錐上的最后一個齒高于第一個齒，使切削錐各齒抬到同一平面來磨削瘟甩，使得絲錐切削錐部螺紋型面有一個逐漸增大的較大的錐度啤兆，也就是要求的反向錐度，這點是修正齒形角絲錐與普通絲錐最大的不同询崇，普通絲錐切削錐部螺紋型面是一個逐漸減小的錐度桶棍。在加工鈦合金時切削錐角取6°，修正齒形角絲錐的反向錐角可為39′性宏。
c.絲錐的螺紋中徑群井。
絲錐磨出反向錐度后，每個齒的中徑都是不相同的毫胜，一般都測量第一個校準齒的中徑书斜，采用55°角用三針測量。加工鈦合金時中徑的計算式為：d20=d2-0.07P酵使。
這種絲錐是將螺紋的成形原理由標準絲錐的成形法改為漸成法菩佑，采用此種絲錐在鈦合金上攻螺紋時，與普通絲錐相比凝化，切削扭矩可減小30%~35%;與跳牙絲錐比較，可減小20%~25%. 這種絲錐精度要求高酬荞，制造比較復(fù)雜搓劫。
3 實際使用中的注意事項
攻鈦合金螺紋時，切削液的選用是否恰當非常重要混巧。一般以含CI枪向、P的切削液效果較好，但用含CI極壓切削液后必須清洗零件猎蚀，以防止晶間腐蝕糠牍。
鈦合金攻螺紋時底孔直徑的選取尤為重要，可按牙高率(螺孔實際牙型高度與理論牙型高度的比值的百分率)不超過70%為依據(jù)來選取底孔直徑大惺印：小直徑和粗牙螺紋牙高率可小些卑我，攻螺紋深度小于螺紋基本直徑時可適當加大壓高率。牙高率過大會增大攻螺紋扭矩雕乃、甚至折斷絲錐桌强。
結(jié)束語
作為中國航空工業(yè)唯一的螺紋工量具科研朴蛔、生產(chǎn)專業(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)浴营、制造盼靠、檢測與試驗，針對航空航天行業(yè)加工鈦合金磁不、高溫合金用的螺紋工具曹略，陜西航空宏峰精密機械工具公司已積累了豐富的經(jīng)驗，通過技術(shù)改造后引進的世界上先進的高精度數(shù)控機床贬池，以及部分進口的檢測設(shè)備構(gòu)建了良好的平臺踢故，保證了航空航天企業(yè)螺紋聯(lián)結(jié)的使用需求。公司還將繼續(xù)加大技術(shù)創(chuàng)新力度奏路，充分利用企業(yè)加工優(yōu)勢畴椰，只有研發(fā)設(shè)計出難加工材料適用的刀具，才能成為現(xiàn)代航空航天制造企業(yè)的首選刀具供應(yīng)商鸽粉。

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