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钛合金切削加工知识

合金磨削刀具-钛合金的切削加工

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合金磨削刀具-钛合金的切削加工

摘要:

文件地点传真-500kV世博输变电工程设备采购招标混凝土机械设备-我国混凝土泵车的研发趋势器材行业企业-2008年是纺织机械发展预测除尘器粉尘气体-现代锅炉除尘设备简介控制器技术空调-我国将制定变频控制器标准终结市场混乱新产品功能水平-中联环卫机械公司五款新产品通过验收波兰装配厂-扩大欧洲市场份额徐工波兰装配厂落成叉车鸟巢开幕式-龙工叉车为奥运鸟巢极速“变装”出力(图)刀具加工刀片-Kennametal公司推出KB9640新刀具工程机械企业-工程机械租赁业发展前景广阔1.钛合金可分为哪几类?

钛是同素异构体,熔点为1720℃,在低于882℃时呈密排六方晶格结构,称为α钛;在882℃以上呈体心立方品格结构,称为β钛。

利用钛的上述两种结构的不同特点,添加适当的合金元素,使其相变温度及相分含量逐渐改变而得到不同组织的钛合金。

室温下,合金,磨削,刀具,丝锥,切屑,砂轮,磨损,铰刀,硬质合金,温度,

1.钛合金可分为哪几类?

钛是同素异构体,熔点为1720℃,在低于882℃时呈密排六方晶格结构,称为α钛;在882℃以上呈体心立方品格结构,称为β钛。

利用钛的上述两种结构的不同特点,添加适当的合金元素,使其相变温度及相分含量逐渐改变而得到不同组织的钛合金。

室温下,钛合金有三种基体组织,钛合金也就分为以下三类:

(1)α钛合金:

它是α相固溶体组成的单相合金,不论是在一般温度下还是在较高的实际应用温度下,均是α相,组织稳定,耐磨性高于纯钛,抗氧化能力强。

在500℃~600℃的温度下,仍保持其强度和抗蠕变性能,但不能进行热处理强化,室温强度不高。

(2)β钛合金:

它是β相固溶体组成的单相合金,未热处理即具有较高的强度,淬火、时效后合金得到进一步强化,室温强度可达1372~1666MPa;但热稳定性较差,不宜在高温下使用。

(3)α+β钛合金:

它是双相合金,具有良好的综合性能,组织稳定性好,有良好的韧性、塑性和高温变形性能,能较好地进行热压力加工,能进行淬火、时效使合金强化。

热处理后的强度约比退火状态提高50%~100%;高温强度高,可在400℃~500℃的温度下长期工作,其热稳定性次于α钛合金。

三种钛合金中最常用的是α钛合金和α+β钛合金;α钛合金的切削加工性最好,α+p钛合金次之,β钛合金最差。

α钛合金代号为TA,β钛合金代号为TB,α+β钛合金代号为TC。

2.钛合金有哪些性能和用途?

钛是一种新型金属,钛的性能与所含碳、氮、氢、氧等杂质含量有关,最纯的碘化钛杂质含量不超过0.1%,但其强度低、塑性高。

99.5%工业纯钛的性能为:

密度ρ=4.5g/cm3,熔点为1800℃,导热系数λ=15.24W/(m.K),抗拉强度σb=539MPa,伸长率δ=25%,断面收缩率ψ=25%,弹性模量E=1.078×105MPa,硬度HB195。

(1)比强度高:

钛合金的密度一般在4.5g/cm3左右,仅为钢的60%,纯钛的强度接近普通钢的强度,一些高强度钛合金超过了许多合金结构钢的强度。

因此钛合金的比强度(强度/密度)远大于其他金属结构材料,见表7-1,可制出单位强度高、刚性好、质轻的零、部件。

目前飞机的发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等都使用钛合金。

(2)热强度高:

对于α钛合金,在350℃时TA6的巩达422MPa、TA7的σb达491MPa,在500℃时TA8的σb达687MPa;对于α+β钛合金,在400℃时TC4的σb达618MPa、TC10的σb达834MPa,在450℃时TC6和TC7的σb均达589MPa、TC8的σb达706MPa,在500℃时TC9的σb达785MPa。

这两类钛合金在150℃~500℃围仍有很高的比强度,而铝合金在150℃时比强度明显下降。

钛合金的工作温度可达500℃,铝合金则在200℃以下。

(3)抗蚀性好:

钛合金在潮湿的大气和海水介质中工作,其抗蚀性远优于不锈钢;对点蚀、酸蚀、应力腐蚀的抵抗力特别强;对碱、氯化物、氯的有机物品、硝酸、硫酸等有优良的抗腐蚀能力。

但钛对具有还原性氧及铬盐介质的抗蚀性差。

(4)低温性能好:

钛合金在低温和超低温下,仍能保持其力学性能。

在-100℃和-℃时TA4的σb分别为893MPa和1207MPa,在-℃和-253℃时TA7的σb分别为1216MPa和1543MPa、TC1的σb分别为1133MPa和1354MPa、TC4的σb分别为1511MPa和1785MPa。

因此,钛合金也是一种重要的低温结构材料。

(5)化学活性大:

钛的化学活性大,与大气中O、N、H、CO、CO2、水蒸气、氨气等产生强烈的化学反应。

含碳量大于0.2%时,会在钛合金中形成硬质TiC;温度较高时,与N作用也会形成TiN硬质表层;在600℃以上时,钛吸收氧形成硬度很高的硬化层;氢含量上升,也会形成脆化层。

吸收气体而产生的硬脆表层深度可达0.1~0.15mm,硬化程度为20%~30%。

钛的化学亲和性也大,易与摩擦表面产生粘附现象。

(6)导热系数小、弹性模量小:

钛的导热系数λ=15.24W/(m.K),约为镍的1/4,铁的1/5,铝的1/14,而各种钛合金的导热系数比钛的导热系数约下降50%。

钛合金的弹性模量约为钢的1/2,故其刚性差、易变形,不宜制作细长杆和薄壁件,切削时加工表面的回弹量很大,约为不锈钢的2~3倍,造成刀具后刀面的剧烈摩擦、粘附、粘结磨损。

钛合金的牌号、性能见表7-2。

3.钛合金有哪些切削特点?

钛合金的硬度大于HB350时切削加工特别困难,小于HB300时则容易出现粘刀现象,也难于切削。

但钛合金的硬度只是难于切削加工的一个方面,关键在于钛合金本身化学、物理、力学性能间的综合对其切削加工性的影响。

钛合金有如下切削特点:

(1)变形系数小:

这是钛合金切削加工的显著特点,变形系数小于或接近于1。

切屑在前刀面上滑动摩擦的路程大大增大,加速刀具磨损。

(2)切削温度高:

由于钛合金的导热系数很小(只相当于45号钢的1/5~1/7),切屑与前刀面的接触长度极短,切削时产生的热不易传出,集中在切削区和切削刃附近的较小围,切削温度很高。

在相同的切削条件下,切削温度可比切削45号钢时高出一倍以上。

(3)单位面积上的切削力大:

主切削力比切钢时约小20%,由于切屑与前刀面的接触长度极短,单位接触面积上的切削力大大增加,容易造成崩刃。

同时,由于钛合金的弹性模量小,加工时在径向力作用下容易产生弯曲变形,引起振动,加大刀具磨损并影响零件的精度。

因此,要求工艺系统应具有较好的刚性。

(4)冷硬现象严重:

由于钛的化学活性大,在高的切削温度下,很容易吸收空气中的氧和氮形成硬而脆的外皮;同时切削过程中的塑性变形也会造成表面硬化。

冷硬现象不仅会降低零件的疲劳强度,而且能加剧刀具磨损,是切削钛合金时的一个很重要特点。

(5)刀具易磨损:

毛坯经过冲压、锻造、热轧等方法加工后,形成硬而脆的不均匀外皮,极易造成崩刃现象,使得切除硬皮成为钛合金加工中最困难的工序。

另外,由于钛合金对刀具材料的化学亲和性强,在切削温度高和单位面积上切削力大的条件下,刀具很容易产生粘结磨损。

车削钛合金时,有时前刀面的磨损甚至比后刀面更为严重;进给量f%26lt;0.1mm/r时,磨损主要发生在后刀面上;当f%26gt;0.2mm/r时,前刀面将出现磨损;用硬质合金刀具精车和半精车时,后刀面的磨损以VBmax%26lt;0.4mm较合适。

4.切削钛合金时怎样选择刀具材料?

切削加工钛合金应从降低切削温度和减少粘结两方面出发,选用红硬性好、抗弯强度高、导热性能好、与钛合金亲和性差的刀具材料,YG类硬质合金比较合适。

由于高速钢的耐热性差,因此应尽量采用硬质合金制作的刀具。

常用的硬质合金刀具材料有YG8、YG3、YG6X、YG6A、813、643、YS2T和YD15等。

涂层刀片和YT类硬质合金会与钛合金产生剧烈的亲和作用,加剧刀具的粘结磨损,不宜用来切削钛合金;对于复杂、多刃刀具,可选用高钒高速钢(如W12Cr4V4Mo)、高钴高速钢(如W2Mo9Cr4VCo8)或铝高速钢(如W6Mo5Cr4V2Al、M10Mo4Cr4V3Al)等刀具材料,适于制作切削钛合金的钻头、铰刀、立铣刀、拉刀、丝锥等刀具。

采用金刚石和立方氮化硼作刀具切削钛合金,可取得显著效果。

如用天然金刚石刀具在乳化液冷却的条件下,切削速度可达200m/min;若不用切削液,在同等磨损量时,允许的切削速度仅为100m/min。

5.切削钛合金时怎样选择刀具几何参数?

(1)前角γ0:

钛合金切屑与前刀面的接触长度短,前角较小时既可增加刀屑的接触面积,使切削热和切削力不至于过分集中在切削刃附近,改善散热条件,又能加强切削刃,减小崩损的可能性。

一般取γ0=5°~15°。

(2)后角α0:

钛合金已加工表面弹性恢复大、冷硬现象严重,采用大后角可减小对后刀面造成的摩擦、粘附、粘结、撕裂等现象,以减小后刀面的磨损。

各种切削钛合金刀具的后角基本上都大于等于15°。

(3)主偏角κr和副偏角κ′r:

切削钛合金时切削温度高、弹性变形倾向大,在工艺系统刚性允许的条件下,应尽量减小主偏角,以增加切削部分的散热面积和减小切削刃单位长度上的负荷,一般采用κr=30°,粗加工时取κr=45°。

减小副偏角可以加强刀尖,有利于散热和降低加工表面粗糙度值,一般取κ′r=10°~15°。

(4)刃倾角λs:

由于毛坯有硬皮和表层组织不均匀,粗车时切削刃容易崩损,为了增加切削刃的强度和锋利程度,应加大切屑的滑动速度,一般取λs=-3°~-5°,精车时λs=O°。

(5)刀尖圆弧半径rε:

切削钛合金时刀尖是最薄弱的部分,容易崩掉和磨损,需磨出刀尖圆弧,一般rε=0.5~1.5mm。

车削时采用负倒棱(bγ=0.03~0.05mm,γ01=-10°~0°),断(卷)屑槽的槽底圆弧半径Rn=6~8mm。

另外,刀具刃磨质量对提高其耐用度也十分重要。

硬质合金刀具宜用金刚石砂轮刃磨,切削时刃口必须锋利,前后刀面的表面粗糙度Ra值应小于0.4um,刃口部分不允许有微小的缺口。

刀具刃磨后进行研磨,其耐用度可提高30%。

6.切削钛合金时怎样选择切削用量?

切削钛合金时,切削温度高、刀具耐用度低,切削用量中切削速度对切削温度的影响最大,因此应力求使所选择的切削速度下产生的切削温度接近最佳围。

高速钢刀具切削钛合金时的最佳切削温度约为480℃~540℃,硬质合金刀具约为650℃~750℃。

切削钛合金一般采用较低的切削速度、较大的切削深度和进给量。

(1)切削速度Vc:

切削速度对刀具耐用度影响最大,最好能使刀具在相对磨损最小的最佳切削速度下工作。

切削不同牌号的钛合金,由于强度差别较大,切削速度应适当调整。

切削深度对切削速度也有一定影响,应根据不同的切削深度来确定切削速度的大小,核正系数见表7-3和表7-4。

(2)进给量f:

进给量对刀具的耐用度影响较小,在保证加工表面粗糙度的条件下,可选较大的进给量,一般取f=0.1~0.3mm/r。

进给量太小,使刀具在硬化层切削,增加刀具磨损,同时极薄的切屑在高的切削温度下容易自燃,因此不允许f%26lt;0.05mm/r。

(3)切削深度αp:

切削深度对刀具耐用度的影响最小,一般选用较大的切削深度,这样不仅可以避免刀尖在硬化层切削,减小刀具磨损,还可增加刀刃工作长度,有利于散热,一般取αp=1~5mm。

车削钛合金的切削用量见表7-5。

7.切削钛合金时怎样选择切削液?

切削钛合金时,为了降低切削温度,应当向切削区域浇注大量的以冷却作用为主的切削液。

对切削液的要求有导热系数大、比热大、热容量大、汽化热大、汽化速度快、流量大、流速快。

一般说来,水比油的导热系数大3~5倍,比热大1倍,汽化热几乎大10倍左右,故用水溶性切削液较为合适。

车、铣削钛合金时,常采用乳化液,或采用有极压添加剂的水溶性切削液。

极压乳化剂的配方为:

石油磺酸钠10%油酸3%

石油磺酸铅6%三乙醇胺3.5%

氯化石蜡4%20号机油70.5%

氯化硬脂酸3%

极压添加剂的水溶性切削液的配方为:

氯化脂肪酸、聚氯乙烯0.5%~0.8%

磷酸三钠0.59%三乙醇胺1%~2%

亚硝酸钠1.2%水其余

对于钻孔、扩孔、铰孔、拉削、攻丝等工序,应该采用润滑作用较大的极压可溶性油作切削液,如蓖麻油、油酸、硫化油、氯化油等。

冷却润滑的方法最好采用高压喷雾冷却法、高压冷却法等,这样才可起到良好的冷却、润滑作用。

切削液流量不少于15~20L/min。

8.切削钛合金时应注意哪些问题?

在切削钛合金的过程中,应注意的事项有:

(1)由于钛合金的弹性模量小,工件在加工中的夹紧变形和受力变形大,会降低工件的加工精度;工件安装时夹紧力不宜过大,必要时可增加辅助支承。

(2)如果使用含氯的切削液,切削过程中在高温下将分解释放出氢气,被钛吸收引起氢脆;也可能引起钛合金高温应力腐蚀开裂。

(3)切削液中的氯化物使用时还可能分解或挥发有毒气体,使用时宜采取安全防护措施,否则不应使用;切削后应及时用不含氯的清洗剂彻底清洗零件,清除含氯残留物。

(4)禁止使用铅或锌基合金制作的工、夹具与钛合金接触,铜、锡、镉及其合金也同样禁止使用。

(5)与钛合金接触的所有工、夹具或其他装置都必须洁净;经清洗过的钛合金零件,要防止油脂或指印污染,否则以后可能造成盐(氯化钠)的应力腐蚀。

(6)一般情况下切削加工钛合金时,没有发火危险,只有在微量切削时,切下的细小切屑才有发火燃烧现象。

为了避免火灾,除大量浇注切削液之外,还应防止切屑在机床上堆积,刀具用钝后立即进行更换,或降低切削速度,加大进给量以加大切屑厚度。

若一旦着火,应采用滑石粉、石灰石粉末、干砂等灭火器材进行扑灭,严禁使用四氯化碳、二氧化碳灭火器,也不能浇水,因为水能加速燃烧,甚至导致氢爆炸。

9.怎样对钛合金进行铣削?

钛合金在惰性气体介质中低速铣削时,切屑变形系数大于1.0;但在大气中,铣削速度Vc=30m/min时,切屑变形系数小于1.0,这是因为钛合金在高温铣削时,对大气中氧和氮的亲和性很大,在800℃高温条件下,钛合金的切屑便激烈地从周围大气中吸收这些气体,产生相变并使缩短的铣屑重新伸长。

钛合金铣削时温度很高,冲击力大,应选用能很好地承受交变载荷和热冲击的铣刀刀齿材料。

通常选用YG类硬质合金,也可用钴、铝超硬高速钢。

钛合金铣刀的几何参数和铣削用量见表7-6和表7-7。

铣削钛合金时,宜采用不对称顺铣法,这样刀齿前面远离刀尖部分首先接触工件,刀齿切离时的切屑很薄,不易粘结在切削刃上。

而逆铣时正相反,容易粘屑,当刀齿再次切入时切屑被碰断,造成刀具材料剥落崩刃。

端铣刀与工件轴线间的偏移量e可决定铣刀刀齿与工件首先接触的最佳部位,顺铣或逆铣及切离时切屑厚度的大小,一般以偏移量e=(0.04~0.1)do为宜(do为端铣刀直径)。

由于钛合金的弹性模量小,顺铣造成让刀现象,要求机床和刀具有较大的刚性。

铣削时刀具与切屑的接触长度短,不易卷屑,要求刀具具有较好的刀齿强度及较大的容屑空间,否则切屑堵塞会造成刀具剧烈磨损。

10.怎样对钛合金进行钻孔?

钻孔为半封闭式切削,对钛合金钻孔过程中切削温度很高,钻孔后回弹大,钻屑长而薄,易粘结而不易排出,经常造成钻头被咬住、扭断等恶性事故。

因此要求钻头具有高的强度和好的刚性,钻头与钛合金的化学亲和性要小,最好采用硬质合金钻头,但目前最常用的仍是麻花钻,经过采取一些措施改进后,也能取得较好的效果。

(1)改进钻头:

为满足对钛合金钻孔的需要,应对麻花钻采取以下改进措施:

加大钻头顶角,2Ф=°~140°;增大钻头外缘处后角,取12°~15°;增大螺旋角,p=35°~40°;增大钻心厚度,取(0.22~0.4)do(do为钻头直径)。

采用“S”形或“X”形修磨钻头横刃,横刃长度b=(0.08~0.1)do,同时保证横刃的对称度≤0.06mm。

两种形式的横刃均可形成第二切削刃,起到分屑作用和减小钻孔时的轴向力。

最常用的是在麻花钻上磨出适于对钛合金钻孔的切削刃形,即钛合金群钻,其切削部分的形状见图7-1。

图中外刃顶角2φ和2φ′在钻头直径do%26gt;3~10mm时均为130°~140°,do%26gt;10~30mm时为125°~140°;外刃后角α在do%26gt;3~10mm时为12°~18°,do%26gt;10~30mm时为10°~15°;横刃斜角ψ=45°;刃前角γτ=-10°~-15°;刃斜角τ=10°~15°;圆弧刃后角aR=18°~20°。

钛合金群钻的有关参数和钻削用量见表7-8和表7-9。

在钻头上做出四条导向刃带,加大钻头截面惯性矩,提高刚性,还自然地形成两条辅助冷却槽,耐用度比标准钻头提高3倍左右,切削温度约降低20%。

同时由于导向稳定减小了孔扩量,如Ф3mm的四刃带钻头钻孔孔扩量为0.03~0.04mm,而标准钻头为0.05~0.06mm。

(2)选择适宜的枪钻:

在钻钛合金长径比大于5的深孔时,当孔径小于等于30mm时,一般采用硬质合金枪钻,见图7-2;当孔径大于30mm时,采用硬质合金BTA钻头或喷吸钻等。

用图7-2所示枪钻钻削TC11的孔,孔深204mm(长径比约为26),可保证表面粗糙度Ra为1.6μm,生产率提高4倍,切屑呈“梅花”形或“C”形碎屑,排屑正常。

用硬质合金枪钻钻长径比大于30的深孔时,在轴向施加小于100Hz的振动进行振动钻孔,可使得工件表面粗糙度Ra为0.3μm,生产率提高5倍。

具体参数为Vc=17m/min,f=0.033min/r,振幅为0.07mm,频率35Hz,工件圆度4μm,表面粗糙度Ra为0.33μm。

(3)选择合适的切削液:

钻浅孔时可选用电解切削液,其成分为癸二酸7%~10%,三乙醇胺7%~10%,甘油7%~10%,硼酸7%~10%,亚硝酸钠3%~5%,其余为水。

钻深孔时不宜选用水基切削液,因为水在高温下可能在切削刃上形成蒸汽气泡,易产生积屑瘤,使钻孔不稳定。

宜采用N32机油加煤油,其配比为3:

1或3:

2,也可采用硫化切削油。

11.怎样对钛合金进行铰孔?

用高速钢和YG类硬质合金制作的铰刀都可用于钛合金零件上铰孔。

高速钢铰刀主要用于纯钛铰孔,YG类硬质合金铰刀主要用于钛合金铰孔。

钛合金铰刀有直齿铰刀、阶梯铰刀和带刃倾角的阶梯铰刀三种,直齿铰刀铰出的工件孔径最大,阶梯铰刀次之,带刃倾角的阶梯饺刀最小。

阶梯铰刀的第一锥在切削的同时为第二锥起了导向作用,也为第二锥留下了极为稳定的余量,实际上起到了粗铰和精铰的作用;带刃倾角的阶梯铰刀在刃倾角的作用下,提高铰孔过程的平稳性,并使切屑向下排出,不会摩擦、划伤孔壁,因而铰出的孔径精度比阶梯铰刀更高些。

钛合金铰刀的几何参数一般选用前角γ0=0°~5°,硬质合金铰刀取小值;后角α0=10°~15°;切削锥角κr=15°~30°。

阶梯铰刀的第二锥角为15°,刃倾角λs=-15°。

为了加大钛合金铰刀的容屑空间,齿数应少于标准铰刀,齿槽角δ=85°~90°。

各种钛合金铰刀参数见图7-3、图7-4和图7-5。

钛合金铰刀的直径由铰出孔的扩量大小来确定,一般高速钢铰刀扩量取0.008mm,硬质合金铰刀扩量取0.006mm。

对钛合金铰孔时,粗铰余量2αp=0.15~0.5mm,精铰余量2αp=0.1~0.4mm,直径小时取小值,反之取大值。

硬质合金铰刀的切削用量Vc=15~50m/min,f=0.1~0.5mm/r,铰孔直径大时取大值,反之取小值。

高速钢铰刀的铰削用量见表7-10。

铰削钛合金时,最好使用切削液,常用的是电解切削液或混合油(成分为蓖麻油60%和煤油40%)。

12.对钛合金拉削时应注意哪些问题?

首先,根据钛合金材料的特性和切削特点,在拉刀设计时应注意以下几个方面的问题:

(1)拉刀的前后角直接影响拉刀的切削效果。

用高速钢制作的拉刀前角一般取γ0=10°~20°,硬质合金拉刀γ0=8°~15°。

用于外拉的拉刀切削齿后角αp=10°~12°,校准齿后角αk=8°~10°;用于拉的切削齿后角αp=5°~8°,校准齿后角αk=2°~3°;高速钢和硬质合金拉刀的这两个后角相同。

对于粗拉刀前后角用小值,精拉刀用大值。

(2)钛合金拉刀只要条件允许应尽可能做出刃倾角,一般取λs=5°~10°。

(3)拉刀前后刀面的粗糙度Ra≤0.32μm。

(4)校准齿上尽可能不留刃带,若需要时,其宽度应小于等于0.12mm。

(5)由于钛合金的弹性模量小,加工后回弹大,开槽拉刀刀齿宽度至少应等于或稍大于槽宽的下限尺寸,以免拉出的槽窄达不到要求。

(6)拉刀卷屑台的形式与拉削高温合金的基本相同。

(7)钛合金拉刀的磨钝标准一般为:

粗拉刀VB≤0.3~0.4mm,精拉刀VB≤0.15~0.2mm。

再就是选用合理的拉削用量,在保证刀具耐用度的前提下提高生产效率。

高速钢拉刀的拉削速度Vc=4.5~6m/min,粗拉刀的齿升量为0.06~0.10mm,精拉刀为0.02~0.04mm;硬质合金拉刀的拉削速度Vc=15~30m/min,粗拉刀的齿升量为0.08~0.12mm,精拉刀为0.03~0.04mm。

拉削钛合金工件时必须使用切削液,一般采用油基切削液,常用的是混合油(蓖麻油60%,煤油40%)。

还可选用另一种切削油,其成分为:

聚醚30%,酯类油30%,N7机械油30%,防锈添加剂和抗泡沫添加剂10%。

13.怎样对钛合金进行攻丝?

钛合金攻丝是钛合金切削加工中最困难的工序,特别是攻制小螺纹。

这种困难主要表现在攻丝时的总扭矩大,约为45号钢的2倍;丝锥刀齿过快地磨损、崩刃,甚至被“咬死”在螺纹孔而折断。

这是由于钛合金的弹性模量太小,螺纹表面产生很大的回弹,使丝锥与工件接触的面积增大,造成很大的摩擦扭矩,磨损加剧;另外,切屑细小不易拳曲,有粘刀现象,造成排屑困难。

因此,解决钛合金攻丝问题的关键是减小攻丝时丝锥与工件的接触面积。

(1)普通丝锥:

必须经过技术处理后方能攻制钛合金螺纹。

对普通丝锥进行处理的措施为:

增大容屑空间,减少齿数;在校准齿上留出0.2~0.3mm的刀带后,将后角加大到20°~30°,并沿丝锥全长磨去齿背中段;保留2~3扣校准齿后将后部的倒锥由0.05~0.2mm/100mm增大至0.16~0.32mm/100mm。

当其他条件完全相同时,若将齿背宽度减小(磨去)1/2~2/3,攻丝扭矩下降1/4~1/3。

(2)修正齿丝锥:

修正齿丝锥是把标准丝锥的成形法加工螺纹改为渐成法,工作原理如图7-6所示。

由图可知,修正齿丝锥的齿形角α0小于螺纹齿形角α1,使丝锥齿侧与被切螺纹侧表面形成一侧隙角φ=(α1-α0)/2,并将丝锥螺纹做出较大的倒锥,使得摩擦扭矩大大减小,同时也利于切削液的冷却润滑。

图中各角度间的关系式为:

tanδ=tanκr(tan(α1/2)˙cot(α0/2)-1)

设计攻制普通螺纹的修正齿丝锥时,为检验方便,一般取丝锥齿形角α0=55°,切削锥角δ可在2°30′~7°30′之间选取。

标准丝锥的倒锥是从校准齿开始的,倒锥量为(0.05~0.2)mm/100mm;修正齿丝锥的倒锥则是从第一个切削齿开始,并且倒锥数值远大于标准丝锥,如κr=7°30′的修正齿丝锥可达1.437mm/100mm。

由于倒锥量加大,修正齿丝锥的校准部分便起不了导向作用,在切削锥前端时必须做出圆柱导向部,以避免丝锥刚攻入时产生歪斜,圆柱导向部的公称尺寸及公差取决于攻丝前的底孔尺寸。

图7-7是修正齿丝锥的结构和几何参数示例。

修正齿丝锥攻制的螺纹表面粗糙度不如成形式丝锥。

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