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钛合金零件钻孔、攻丝的加工方案

钛合金已成为机械工业最重要的工程材料之一.获得了越来越广泛的应用。由于其材料强度高。化学活性大,弹性模量较低等原因,造成钛合金切削性能比较差,是一种典型的难加工材料。经过自己在实际生产中的研究,总结出了钛合金类零件钻孔和攻丝的加工方法。

钻孔时选取专用钛棒加工的高速钢钻头,通过增厚钻芯和尽量减小其长度的方法提高刚性。加工时钻头钻入1―1.5mm后即退刀,再钻后再退刀,以改善散热、润滑条件及减小弹性力。不允许钻头不进给而在孔中打转,以免引起加工硬化。实际加工中测得孔径比钻头直径小0.1mm左右,这是钛合金材料特性的表现之一,故钻孔可使用比标准直径大0.1mm左右的钻头。钻孔前需用中心钻点孔。攻丝加工时可以通过一下两点途径改善加工效果。

(1)改进丝锥结构形式提高丝锥刚性,减少同被加工材料的接触面积。方法是将锥芯增粗、减小切屑与前刀面的摩擦将丝锥前角选为8―10度、加工时加大丝锥后角、加宽容屑槽,减小刃辨宽度、使用跳牙丝锥等。另外,螺旋槽可以增加丝锥锋利程度,减小切削力,避免丝锥折断,提高加工质量;有利于排屑,使钛屑可以沿螺旋槽排至工件外,避免丝锥卡死,改善加工条件;使冷却液能够较容易进入切削区,改善丝锥冷却及润滑性能等优点。加工中证实:使用带螺旋槽的机攻丝锥在加工中心上攻M3以上的螺纹孔时可取得满意效果。
(2)对螺纹底孔设计提出公差要求需对螺纹底孔直径公差提出要求。在满足螺纹精度要求的前提下,螺纹底孔尽量加工到螺纹小径的上差,如有必要钻后可铰孔,以满足公差要求。钛合金材料钻孔时需使用比底孔直径大0.1mm左右的钻头,以抵消回弹量。同时需使用锋利的钻头钻底孔,减小螺纹底孔的表面硬化层。在加工中心上攻螺纹孔时,需使用浮动攻丝夹套,以抵消主轴与进给的协调误差,并在攻丝前将底孔端部进行倒角,加强丝锥进入时的准确性。攻丝时可选取较慢转速,以保证切削平稳。
(3)攻丝和钻削加工时使用的冷却液相同,不推荐使用含氯冷却液。因为在切削过程中,切削液在高温下分解释放出氢气,被钛吸收后引起氢脆,同时,氯还可能引起钛合金高温应力腐蚀开裂。钻削浅孔时,可用电解切削液;钻削深孔时,用N32机械油加煤油,配比是3:l.5,也可用硫化切削液。钛合金加工的冷却液配制适合,可延长切削刀具的寿命;禁止使用低熔点金属及其合金(铅或锌基合金,铜、锡和镉基合金)制作的工、夹具或临时紧固件。与钛合金接触的工、夹具或其它装置必须清洁无污垢。加工后的钛合金表面不允许残留铅、锌、铜、锡和镉等低熔点金属。如有残留,应使用氢氟酸和硫酸亚铁溶液仔细清洗。装卸清洗过的钛合金工件时,必须防止油脂及指纹污染,以免发生盐应力腐蚀,使钛合金工件断裂。

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