钛合金加工钻削和攻丝的工艺分析

钛合金即在工业纯钛中加入合金元素，以提高钛的强度。钛合金可分为三种:α钛合金，α合金和a+β钛合金。α+β钛合金，如TC4(Ti一6A1一4V)，这类合金组织稳定，高温变形性能、韧性、塑性较好，能进行淬火和时效处理使合金强化，是航空业重要的原材料。钛合金的性能特点，主要表现在:
a)比强度高。钛合金密度小(4.4 kg/m3)，重量轻，其比强度却大于超高强度钢。
b)热强性高。钛合金热稳定性好，在300℃一500℃条件下，其强度约比铝合金高10倍。
c)化学活性大。钛的化学活性大，与空气中的0, N, CO,水蒸气等产生强烈的化学反应，在钛合金表面易形成TiC及TiN硬化层。
d)导热性差。钛合金导热性差，钛合金TC4在20℃时的热导率X=16.8 W/m.℃，导热系数是0.036。

由于钛合金导热系数低，仅是钢的114,铝的1113,铜的1125,因而散热慢，不利于热平衡，特别是在钻孔和攻丝加工过程中，散热和冷却效果很差，在切削区形成高温，加工后回弹大，造成钻头和丝锥扭矩增大，刃口磨损快，耐用度降低。同时，由于钛合金变形系数小于或接近于1，这是钛合金加工时的一个显著特点。因此，切屑在前刀面上滑动摩擦的路程加大，加速刀具磨损。此外，钛合金化学活性高，在高温高压下加工，与刀具材料起反应，形成溶敷，扩散而成合金，造成粘刀具，切屑不易排除，往往产生钻头被咬住、扭断钻头等现象。

通过对钛合金加工特性的分析，了解了影响钛合金钻削加工的因素，即在加工过程中及易出现烧刀、断钻、刀具磨损快等间题。因此，着重对钻头材料、钻头几何参数、钻削用量以及冷却液等进行了研究，并较好地解决了这一间题。钻头材料应满足以下要求:
a)足够的硬度。钻头和丝锥的硬度必须大于钛合金的硬度。
b)足够的强度和韧性。由于钻头和丝锥在加工钛合金时承受很大的扭转力和切削力。因此，必须有足够的强度和韧性。
C)足够的耐磨性。由于钛合金韧性好，加工时切削刃要锋利，因此刀具材料必须有足够的抵抗磨损能力，这样才能减少加工硬化。
d)刀具材料与钛合金亲合能力要差。由于钛合金化学活性高，因此要求刀具材料和钛合金亲合能力要差，以免形成溶敷，扩散而成合金，造成粘刀、断钻等现象。

综上所述，经过对常用的刃具材料W18C二4V,硬质合金(YG8)、W6Mo5C二4V3Al, W12C二4V4Mo和W2Mo9C二4VCo8等制造的钻头和丝锥进行试验分析，结果表明由材料W2Mo9Cr4VCo8制造的钻头和丝锥加工钛合金时刃口锋利、磨损小，效率有了显著的提高，是比较理想的刃具材料。W2Mo9Cr4VCo8属于高速钢的一种，用该材料制造的钻头和丝锥之所以适合加工钛合金，与该材料的化学成分有关(材料化学成分见表幼。该材料含有7. 5%-8. 5%的金属元素钻。钻的主要作用是能加强二次硬化的效果，提高红硬性和热处理后的硬度，同时，具有良好的散热性。因此，含钻高速钢具有高的切削加工件能。