鈦合金螺絲、鈦螺栓深孔螺紋加工技術(shù)剖析

對特殊材料零件進(jìn)行深孔螺紋加工是比較困難的。例如，在一個(gè)鈦合金零件上進(jìn)行深孔攻絲是非常具有挑戰(zhàn)性的。如果在一個(gè)接近完工的零件上，由于絲錐破損產(chǎn)生的刮削作用而導(dǎo)致零件報(bào)廢，這是非常不經(jīng)濟(jì)的。因此，為避免刮削，要求使用正確的刀具和攻絲技術(shù)。

首先需要定義什么是深孔，為什么它需要特殊的考慮。在鉆削中，那些孔深大于3倍孔徑的孔稱為深孔。而深孔攻絲意味著攻絲深度大于絲錐直徑的1.5倍以上。如當(dāng)用一只直徑為1/4″的絲錐加工深度為3/8″的螺紋時(shí)，這種情況通常稱為深孔攻絲。

加工一個(gè)深孔螺紋，意味著刀具與工件之間需長時(shí)間的接觸。同時(shí)，在加工過程中會產(chǎn)生更多的切削熱和更大的切削力。因此在特殊材料(如鈦金屬類零件)的小深孔中進(jìn)行攻絲容易產(chǎn)生刀具破損和螺紋的不一致性。

為解決這個(gè)問題，可以采用兩種方案：(1)增大攻絲前孔的直徑;(2)使用專為深孔攻絲設(shè)計(jì)的絲錐。

1、增大攻絲前孔的直徑

合適的螺紋底孔對于螺紋加工是十分重要的。一個(gè)尺寸稍大的螺紋底孔能有效降低攻絲過程中產(chǎn)生的切削熱和切削力。但它也會減小螺紋的接觸率。

國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)委員會規(guī)定：在深孔中，允許在孔壁上只攻出螺紋全高的50%。這一點(diǎn)在對特殊材料和難加工材料的小孔攻絲時(shí)尤其重要。因?yàn)楸M管由于孔壁上螺紋高度的減少導(dǎo)致螺紋接觸率下降，但由于螺紋長度的增加，因此仍可保持螺紋可靠的連接。

螺紋底孔的直徑增量主要取決于所要求的螺紋接觸率和每英寸的螺紋頭數(shù)。根據(jù)上述兩值，利用經(jīng)驗(yàn)公式可計(jì)算出正確的螺紋底孔直徑。

2、切削參數(shù)

由于鈦金屬零件難于加工，因此需要對切削參數(shù)和刀具幾何尺寸做充分考慮。

切削速度

由于鈦合金具有大的彈性和變形率，因此需要采有相對較小的切削速度。在加工鈦合金零件的小孔時(shí)，推薦采用的圓周切削速度為10～14英寸/分。我們不推薦采用更小的速度，因?yàn)槟菢訒?dǎo)致工件的冷作硬化。另外，也需注意刀具破損而導(dǎo)致切削熱。

容屑槽

在深孔攻絲時(shí)，需減少絲錐槽數(shù)，使每個(gè)槽的容屑空間增大。這樣，當(dāng)絲錐退刀時(shí)，可以帶走更多的鐵屑，減小由于鐵屑堵塞而造成刀具破損的機(jī)會。但另一方面，絲錐容屑槽的加大使得芯部直徑減小，因此，絲錐強(qiáng)度受到影響。所以這也會影響切削速度。另外，螺旋槽絲錐比直槽絲錐更易排屑。

前角和后角

小前角可提高切削刃強(qiáng)度，從而增加刀具壽命;而大前角有利于切削長切屑的金屬。因此在對鈦合金加工時(shí)，需綜合考慮這兩個(gè)方面的因素，選用合適的前角。

大后角可以減小刀具和切屑之間的摩擦。因此有時(shí)要求絲錐后角為40°。在加工鈦金屬時(shí)，在絲錐上磨出大的后角，有利于排屑。另外，全磨制絲錐和刃背鏟磨的絲錐也有利于攻絲。

冷卻液

當(dāng)加工特殊材料時(shí)，必須保證切削液到達(dá)切削刃。為改進(jìn)冷卻液的流量，推薦在絲錐的刃背上開冷卻槽。如果直徑足夠大的話，可考慮采用內(nèi)冷卻絲錐。

3、應(yīng)用實(shí)例

某飛機(jī)零件制造商需在一個(gè)零件上進(jìn)行深孔攻絲。該零件材料為7級鈦合金。加工中，圓周切削速度為13英寸/分，同時(shí)采用冷卻液。

為保證零件精度，操作者在絲錐磨鈍前要及時(shí)更換。當(dāng)絲錐磨損時(shí)，切削過程中產(chǎn)生的聲音會發(fā)生變化。通過聽這些聲音，在加工前，操作者能確定在絲錐磨損前所能加工的螺紋孔數(shù)。

該廠在每一個(gè)攻絲設(shè)備上，都有2個(gè)攻絲工位，裝有相同的絲錐。當(dāng)其中一只絲錐磨損時(shí)，可以方便及時(shí)地更換。